Al excitar alternativamente las bobinas del estator con corriente continua pulsada unidireccional, se genera un campo magnético giratorio paso a paso para atraer continuamente al rotor para que gire. Diagrama visual y control del principio del motor sin escobillas.
Cualquier imán tiene dos extremos, llamados el polo N (Norte/Rojo) y el polo S (Sur/Azul).
Cuando dos polos magnéticos se acercan:
• Los polos iguales se repelen: N se encuentra con N, o S con S, se repelen y se empujan mutuamente.
• Los polos opuestos se atraen: N y S se encuentran, se atraen y se adhieren con fuerza como mejores amigos.
Una bobina de cobre regular se convierte instantáneamente en un electroimán cuando pasa corriente por ella. Al controlar el interruptor, podemos hacer que su fuerza magnética aparezca y desaparezca en cualquier momento. ¡El motor depende de estos electroimanes conmutables para atraer y hacer girar continuamente el imán central!
En este modelo, las tres bobinas del estator (A, B, C) están conectadas cada una a un interruptor (MOSFET). La entrada externa es una fuente de alimentación de CC pura (VCC). Al encender alternativamente los interruptores según una secuencia de temporización específica mediante un microcontrolador (MCU), la corriente continua fluye de manera pulsada y unidireccional a través de cada bobina de fase. Cuando cada bobina se energiza, se convierte en un electroimán con una polaridad N fija, atrayendo al polo S del rotor para alinearse secuencialmente, logrando una rotación continua.
Cargando...
| Paso | Ángulo del rotor | MOS A (Bobina A) | MOS B (Bobina B) | MOS C (Bobina C) | Dir. del campo | Tipo de corriente |
|---|
Los motores de CA sin escobillas tradicionales alternan la dirección de la corriente de la bobina para cambiar los polos entre N y S. En un motor sin escobillas unipolar, la polaridad de cada bobine es fija (solo produce el polo N). No necesitamos cambiar los polos positivo y negativo; solo debemos seguir la secuencia de "A ON -> A OFF / B ON -> B OFF / C ON", lo que equivale a encender luces indicadoras de campo magnético en diferentes ubicaciones físicas a la vez. Debido a la atracción de polos opuestos, el polo S del rotor es arrastrado en una dirección específica por los campos magnéticos del estator que se encienden secuencialmente.
En el modo de paso completo de 3 pasos, cada vez que se conmuta la bobina, el campo magnético del rotor debe saltar 120°. Un ángulo de paso demasiado grande provoca vibraciones severas. El modo de medio paso introduce un estado de "bobinas bifásicas energizadas": cuando las bobinas A y B se energizan simultáneamente, sus campos magnéticos se superposen para producir un campo combinado en el medio (60°). Como resultado, el ángulo de salto se reduce a la mitad, de 120° a 60°, con un total de 6 pasos. La rotación es notablemente más suave y fina que en el modo de paso completo.
Aunque el circuito de accionamiento de CC pulsada unipolar es extremadamente simple, en cualquier momento dado, 2/3 de los devanados del motor están completamente inactivos, y los devanados de cobre no se utilizan devanados bidireccionalmente. Esto conduce a una densidad de potencia y una utilización de materiales extremadamente bajas. Los motores sin escobillas convencionales fluyen CA bidireccional real (CA sinusoidal trifásica) en las bobinas, utilizando el 100% de las bobinas del estator en todo momento, logrando una eficiencia extremadamente alta y un par muy suave.
La bobina del estator es una carga altamente inductiva. Cuando el MOSFET se apaga repentinamente, la corriente no puede desaparecer instantáneamente, lo que genera una fuerza contraelectromotriz transitoria muy alta (de hasta cientos de voltios), que puede dañar fácilmente el chip MOSFET. El diodo de libre circulación conectado en paralelo con cada bobina proporciona un camino de descarga para esta energía residual, permitiendo que la corriente circule y decaiga dentro del diodo y la bobina, garantizando la seguridad del circuito del controlador.
Esta herramienta es perfecta como material didáctico de apoyo para ingeniería eléctrica, automatización, mecatrónica y otras especialidades relacionadas. Los profesores pueden utilizar este modelo interactivo para demostrar la excitación de las bobinas, la conmutación de MOSFET, el flujo de CC pulsada unipolar y la rotación del rotor, facilitando que los estudiantes capten los principios intuitivamente.
La página presenta una tarjeta de conocimientos básicos "El secreto de los imanes" fácil de entender. A través de comparaciones visuales de polaridad, estudiantes y entusiastas pueden comprender rápidamente la atracción y repulsión, así como el concepto de electroimán.
La sincronización en tiempo real del esquema del controlador muestra las señales de control MOSFET, los diodos de libre circulación y el flujo de corriente en las bobinas, ayudando a los ingenieros a comprender rápidamente la lógica de motores sencillos de CC pulsada.
Los desarrolladores pueden observar la temporización del microcontrolador al cambiar entre los modos de paso completo y medio paso. La tabla de verdad ilustra la lógica de los pasos de control del motor.
Soporta 30 idiomas principales como chino, inglés y japonés. Todo el texto de la interfaz se puede cambiar dinámicamente.
Permite alternar entre el modo de paso completo (3 pasos) y medio paso (6 pasos) para ver cómo influye el ángulo del paso en la suavidad de rotación.
Soporta funcionamiento automático y manual paso a paso (Anterior/Siguiente/Reset) con ajuste continuo de velocidad (0,3s a 2,5s por paso) para un análisis preciso.
La desviación del rotor, la luz de las bobinas, los indicadores MOSFET y la dirección del flujo de corriente están sincronizados perfectamente en tiempo real.
La tabla de verdad se resalta en sintonía con el paso actual. Los nodos del eje temporal se pueden hacer clic directamente para saltar a un estado.
Alterna con un clic entre temas claro y oscuro, y guarda la elección en localStorage para mayor comodidad visual durante el estudio.