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Hay varias diferencias clave entre los motores de corriente alterna y los motores de corriente continua, además de la obvia que se relaciona con la alimentación de cada uno de estos componentes. A continuación se muestra una breve presentación de lo que es cada uno de estos tipos de motores, seguido de un resumen de las diferencias entre ellos.

Para obtener más información sobre los diferentes tipos de motores, consulte nuestra guía de compra de motores.

¿Qué son los motores de corriente alterna?

Los motores de CA son dispositivos electromecánicos que convierten la energía eléctrica en forma de tensión y corriente alternas en energía mecánica. Los motores de CA vienen en diferentes variedades que se pueden caracterizar como Motores de Inducción (que son asíncronos) o Motores síncronos, y que contienen un estator y un rotor. Los motores de inducción pueden ser Monofásicos o polifásicos, mientras que los motores síncronos incluyen Motores de Reluctancia y Motores de Histéresis. Consulte nuestra guía relacionada, Tipos de motores de CA, para obtener más información sobre cada uno de ellos.

¿Qué son los motores de corriente continua?

Los motores de CC pueden convertir la energía eléctrica que se le suministra en forma de corriente continua en energía de rotación mecánica. El mismo dispositivo se puede usar en reversa para producir energía eléctrica de CC a partir de la rotación del eje del motor. Cuando se usa de esa manera, el dispositivo funciona como un generador. Hay varios tipos clave de motores de corriente continua disponibles. Estos incluyen Motores de corriente continua de imán permanente, Motores de Corriente Continua Enrollados en Serie, Motores de Corriente continua de Derivación, Motores de Corriente Continua Compuesta y Motores de Corriente Continua sin Escobillas. Nuestra guía relacionada, Tipos de motores de CC, contiene más información sobre cada uno de estos tipos.

¿En qué Se Diferencian los Motores de CA y CC Entre Sí?

Mientras que los motores de CA y CC crean energía mecánica en forma de eje de motor giratorio, hay algunas diferencias clave:

Potencia de entrada

Los motores de CA funcionan desde una señal eléctrica de entrada que es una corriente y voltaje alternos que cambia de amplitud y dirección a medida que la forma de onda de CA de entrada completa un ciclo. Los motores de CA se pueden operar desde una fuente de alimentación monofásica, de una fuente polifásica con múltiples entradas de voltaje que operan a una diferencia de ángulo de fase entre sí (comúnmente 120o o 2π/3 radianes en el caso de la potencia trifásica). Los motores de CC se alimentan con una corriente unidireccional (que no cambia de dirección con el tiempo) suministrada desde una fuente de alimentación de CC. La prominencia general de la alimentación de CA significa que puede haber una necesidad de conversión a alimentación de CC cuando se usa un motor de CC, como el uso de un convertidor de CA a CC o una fuente de alimentación de CC.

Campo magnético

En motores polifásicos de CA, como las bobinas del estator se suministran con una corriente alterna, se produce un campo magnético giratorio, o RMF, que, a través de la ley de inducción de Faraday, genera un campo electromagnético en las bobinas del rotor. Que EMF resultados en una corriente en el rotor y una red de par a aplicar, haciéndola girar, y que también genera un campo magnético giratorio. Los motores de inducción exhiben un fenómeno conocido como deslizamiento, en el que la velocidad del rotor (Nr) es menor que la velocidad síncrona del campo de rotación del estator (Ns). El Deslizamiento se expresa matemáticamente como:

En un motor de corriente continua, un imán permanente o un conjunto de bobinas de campo producen un campo magnético que no gira. Se suministra corriente a las bobinas de la armadura, lo que resulta en la rotación de la armadura.

Diseño de conexión directa vs. Indirecta

Con un motor de CA, energizar las bobinas del estator a través de una conexión directa a una fuente de alimentación de CA polifásica es todo lo que se necesita para producir la rotación del rotor. El principio de inducción electromagnética genera la corriente en el rotor sin necesidad de una conexión eléctrica directa.

Con un motor de corriente continua, se debe suministrar corriente tanto a las bobinas de campo estacionarias (a menos que se use un imán permanente) como a la armadura. Para lograr esto, los motores de corriente continua tipo cepillo utilizan un conjunto de cepillos de carbón con resorte que presionan contra un anillo conmutador que transporta la corriente a las bobinas de la armadura y a las bobinas de campo a medida que la armadura gira. Dependiendo de si la conexión de la bobina de campo se realiza en paralelo con la bobina de inducido (motor de derivación) o en serie con la bobina de inducido (motor de bobinado en serie), la configuración del motor de CC resultante exhibirá diferentes características de rendimiento.

El uso de cepillos y un conmutador tiene varios impactos en el funcionamiento de los motores de CC:

• Los cepillos están sujetos a desgaste por fricción mecánica, lo que significa que la reparación y el reemplazo del cepillo son inevitables, lo que afecta la colocación del motor debido al requisito de accesibilidad.
• El contacto del cepillo con el conmutador puede provocar chispas y arcos que pueden causar picaduras y daños al conmutador y también puede ser una fuente de ignición, una preocupación en algunos entornos donde existe el riesgo de exposición a vapores o gases inflamables.
• La fricción del cepillo es una causa de una eficiencia reducida para los motores de CC que los usan, ya que parte de la energía de entrada se consume en la fricción y no se usa para generar movimiento.
• Los motores de corriente continua cepillados crean más ruido y generan polvo al usar el cepillo, que normalmente es un material de carbono o grafito.

Control de velocidad

En un motor de CA, la velocidad del motor se controla mediante la frecuencia de entrada de la corriente alterna suministrada a las bobinas del estator y es directamente proporcional. A medida que aumenta la frecuencia, aumenta la velocidad del motor. Los controladores de accionamiento de frecuencia variable se utilizan para ajustar la frecuencia de entrada según se desee para producir las rpm del motor deseadas.

Para motores de corriente continua, la velocidad del dispositivo se controla variando el voltaje y la corriente que se aplica a las bobinas de inducido o devanados, o ajustando la corriente que fluye a las bobinas de campo (por lo tanto, afecta la fuerza del campo magnético para la bobina de campo). La relación velocidad-corriente es de nuevo proporcional.

Mecanismo de arranque

Los motores de CA polifásicos se designan como de arranque automático, por lo que no requieren electrónica adicional más allá del control de frecuencia variable para la velocidad. Los motores de corriente alterna monofásicos, así como los motores de corriente continua, requieren un mecanismo de arranque para controlar las condiciones de arranque. Por ejemplo, en motores de corriente continua grandes, el campo electromagnético generado en la armadura es proporcional a la velocidad de la armadura y, por lo tanto, es pequeño en el arranque. Esta condición puede causar un gran flujo de corriente a la armadura, lo que puede causar agotamiento. Por lo tanto, es necesario controlar la rampa de tensión de entrada en el arranque de estos motores.

Rendimiento

Los motores de CA se utilizan a menudo por su par variable y de alta velocidad, pero normalmente el par exhibirá una caída a medida que aumenta la velocidad del motor. Los motores de CC pueden producir un par elevado y son valiosos cuando se necesita control de velocidad. Los motores de CC pueden proporcionar un par más constante en el rango de velocidades y, en general, proporcionan una respuesta más rápida a los cambios de carga que los motores de CA. Dependiendo de la configuración de la conexión de la bobina (serie frente a paralelo), se pueden obtener diferentes prestaciones a través del valor de carga para motores de CC. Los motores de serie exhiben un par de arranque más alto, pero tienen una caída de velocidad más pronunciada a medida que aumenta la carga. Los motores de CC paralelos o de derivación proporcionan un par de arranque más bajo, pero tienen una relación de velocidad frente a carga más plana y, por lo tanto, pueden proporcionar una velocidad constante casi independiente de la carga aplicada.

Los motores de CA sufren problemas de eficiencia debido a la pérdida de corriente de inducción y el deslizamiento mencionado anteriormente. Los motores de corriente continua que utilizan imanes permanentes pueden ser un 30% más eficientes, ya que no tienen que consumir energía para crear un electroimán, pero hay cierta pérdida de eficiencia debido a la pérdida de energía de la fricción de los cepillos. Los motores de CC sin escobillas son más eficientes que aquellos con escobillas, pero las ganancias de eficiencia se producen principalmente en las áreas de carga baja o sin carga de la curva de rendimiento del motor.

Otras consideraciones

Para una cantidad determinada de salida de trabajo mecánico, los motores de CA suelen ser más grandes que los motores de CC, siendo los diseños de CC sin escobillas los más pequeños. Los motores de CA tienen una larga vida útil, mientras que los motores de CC requieren más mantenimiento para aquellos diseños que utilizan cepillos y conmutadores que presentan desgaste mecánico. Los motores conmutados electrónicamente (ECM) son una forma de motor de CC sin escobillas que elimina la conmutación mecánica y los cepillos en favor de la conmutación y el control electrónicos, mejorando así la vida útil, reduciendo el consumo de energía, enfriando el funcionamiento y proporcionando un mejor rendimiento.

Resumen

Este artículo presentó una breve discusión sobre la diferencia entre los motores de CA y CC. Para obtener información sobre otros productos, consulte nuestras guías adicionales o visite la Plataforma de descubrimiento de proveedores de Thomas para localizar posibles fuentes de suministro o ver detalles sobre productos específicos.

Fuentes:

1. http://www.ohioelectricmotors.com/2015/07/what-is-the-difference-between-an-ac-motor-and-a-dc-motor/
2. https://www.precision-elec.com/difference-between-ac-and-dc-motors/
3. https://www.powerelectric.com/motor-resources/motors101/ac-motors-vs-dc-motors
4. https://physicsabout.com/ac-motor-and-dc-motor/
5. https://www.orientalmotor.com/brushless-dc-motors-gear-motors/technology/AC-brushless-brushed-motors.html
6. https://www.machinedesign.com/motion-control/what-s-difference-between-ac-dc-and-ec-motors
7. http://electricalacademia.com/electrical-comparisons/difference-between-ac-motor-and-dc-motor/
8. https://www.veichi.org/solutions/related-articles/what-is-the-difference-between-ac-and-dc-motors.html

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