BLDC, paso a paso, servo y la conmutación electrónica
En un BLDC, ¿qué sustituye al colector y las escobillas?
Un motor de CC seguía girando en un sentido solo porque el colector y las escobillas invertían la corriente en el inducido giratorio en los momentos justos. Un BLDC pone el imán en el rotor y los devanados en el estátor, y luego elimina esa conmutación mecánica. Mira los devanados encenderse por turno con la posición del rotor. ¿Qué asume el trabajo del colector y las escobillas?
Un BLDC es una máquina de CC del revés
Un motor de CC usaba el colector y las escobillas para conmutar el devanado del inducido giratorio y dar par unidireccional. Un BLDC invierte esta disposición: el imán permanente que crea el flujo va en el rotor y el devanado con corriente en el estátor. La posición del rotor la lee un sensor, y el inversor alimenta solo el devanado que empuja al rotor hacia adelante. Al girar, el devanado energizado se cambia por turno, haciendo electrónicamente lo del colector. La característica par-velocidad se parece a la de un motor de CC, pero sin escobillas desaparecen el desgaste y la chispa y la vida es larga.
Un paso a paso cuenta posición en pulsos
Un paso a paso mueve el rotor una muesca por un ángulo de paso fijo en cada pulso. El ángulo de paso es una vuelta dividida por el número de pasos, es decir 360° entre los pasos. Contar pulsos da la posición y la frecuencia la velocidad, con precisión y sin sensor (lazo abierto). Por eso se usa donde algo debe moverse una cantidad precisa, como impresoras y CNC. Pero si la carga supera el par que un paso puede dar, pierde una muesca y la posición: un fallo de paso.
Un servo lo afina con realimentación
Un servomotor mide posición y velocidad con un encoder, realimenta esas señales a un controlador (lazo cerrado) y reduce a cero el error entre objetivo y real. Su cuerpo suele ser un BLDC o una pequeña máquina síncrona, pero el corazón del servo no es el motor: es el control por realimentación. Se usa en articulaciones de robots y máquinas herramienta que necesitan respuesta rápida y alta precisión. Puestas las tres juntas, todas son una familia que gobierna la excitación por la posición del rotor; solo difieren en el objetivo: BLDC para par continuo, paso a paso para posición discreta, servo para precisión en lazo cerrado. La idea de conmutación que empezó en el colector de la máquina de CC, al encontrarse con circuitos y sensores, llega a la máquina moderna que gobierna la posición.
De vuelta a la primera pantalla
Lo que sustituyó al colector y las escobillas fue el sensor de posición y el inversor. Un BLDC invierte la máquina de CC — imán en el rotor, devanado en el estátor — y borra el contacto mecánico con conmutación electrónica, el inversor alimentando el devanado correcto por la posición del rotor. Un paso a paso convierte la misma idea de posición en posiciones discretas, un pulso por muesca, y un servo realimenta esa posición por un encoder para afinarla en lazo cerrado. Los tres se ramifican de un tronco — gobernar la excitación por la posición del rotor — y apuntan respectivamente a par continuo, posición discreta y precisión en lazo cerrado. La historia de esta asignatura que empezó en el colector de la máquina de CC se cierra, al encontrarse con circuitos y sensores, en la máquina moderna que gobierna la posición.
Tanto para BLDC como para servo, el corazón es el inversor que alimenta la corriente correcta a los devanados por la posición del rotor. Cómo ese inversor convierte CC en CA de la magnitud y frecuencia deseadas — los fundamentos de la conmutación y el PWM — es el tema de la última unidad. El control V/f de las máquinas de inducción, la velocidad variable de las síncronas y la conmutación electrónica del BLDC corren todos sobre el mismo inversor (MC-E2).