¿Por qué los motores sin escobillas no son "cortos"?

Siempre aprendes en la escuela que nunca debes cortocircuitar los terminales de una batería porque los cables se sobrecalientan debido a la gran corriente.

Si observa un motor sin escobillas, verá que no es más que bobinas de alambre. Entonces, ¿por qué estos motores no "acortan" los cables de alimentación? ¿En qué se diferencia esto de los terminales en corto de una batería? ¿Cómo se regula la corriente cuando el motor está funcionando?

Esos cables forman bobinas, por lo que son largos . Cada trozo de cable tiene cierta resistencia, y todos esos trozos de cable de extremo a extremo dan como resultado una resistencia lo suficientemente significativa como para no parecer un "corto".

Estos cables en corto a través de una fuente de voltaje es exactamente de donde proviene la corriente de bloqueo del motor. Es simplemente el voltaje aplicado a las bobinas dividido por su resistencia.

Cuando el motor está funcionando, entonces hay otro efecto presente. El motor en realidad actúa como un generador, de modo que al girar en dirección hacia adelante se genera un voltaje a través de las bobinas. Este voltaje se opone al aplicado por la fuente de alimentación externa. Por lo tanto, la corriente a través del motor es el voltaje de potencia menos este EMF inverso producido por el motor que actúa como generador, y ese resultado dividido por la resistencia de la bobina. Cuanto más rápido gira el motor, menor es la corriente, ya que un voltaje EMF más alto se resta del voltaje de conducción.

Este efecto EMF posterior también limita la velocidad máxima del motor. A cierta velocidad, el EMF posterior generado internamente cancela el voltaje aplicado, y no queda nada conduciendo el motor. Por supuesto, no giraría a esa velocidad ya que ya nada lo conduce, pero funciona a una velocidad un poco más baja si nada carga el motor.

Un "corto" es una conexión de baja resistencia , baja inductancia. Una bobina de motor es una conexión de resistencia moderada y alta inductancia. La inductancia reduce la velocidad a la que el flujo de corriente aumenta de 0 (en el momento inicial de la conexión), y la resistencia limita la cantidad máxima de corriente que puede fluir. Por lo tanto, incluso si tiene una bobina de motor directamente a través de una batería, siempre que la conexión no se mantenga durante mucho tiempo, no hay oportunidad de que la cantidad de corriente que fluye a través de ella se salga de control.

Mencionas una máquina sin escobillas. Estos requieren una forma de excitación de CA (inversor, controlador, etc.). Tome una máquina DC sin escobillas monofásica (el mismo argumento para BLAC monofásico o polifase ...)

Si tuviera que tomar una batería y conectarla directamente a las fases de esta máquina sin escobillas, sucederían algunas cosas

1. instantáneamente, el estator de las máquinas aparecería como un circuito abierto, ya que esencialmente es un inductor del mundo real: R + L (para una inductancia de línea de 100uH podría tener 0.1R)

2. La corriente se acumularía según V = L di / dt

3. Una vez que fluye la corriente, se generaría un flujo de espacio de aire del rotor que a su vez impondría un par en el rotor y giraría (a menos que ya esté alineado) y esencialmente bloquearía el rotor.

4. Dependiendo de otras consideraciones, se deben tener en cuenta algunos otros puntos de interés. El límite actual se basará en la resistencia de la Serie Equivalente de su fuente, más la resistencia de los devanados. Ahora el estator actúa como un disipador térmico realmente bueno, por lo que lo tenemos en cuenta.

   4a. Si la corriente de cortocircuito en estado estable es un valor que la máquina puede tolerar, se sentará allí generando par en su eje

   4b. Sin embargo, si no es así (es más que probable para cualquier cosa con una batería pequeña ...), los devanados del estator se calentarán y el aislamiento se romperá, giros cortos, giros cortos propagados, cortos duros.

Si estaba presente un inversor + controlador, dependiendo de la complejidad, pueden colocar el estator a un nivel de corriente fijo para controlar el par de pérdida dentro de los límites en el diseño de la máquina + inversores.

En pocas palabras, dependiendo de la batería, su capacidad de arranque y la capacidad de corriente de bloqueo de la máquina, no lo colocaría directamente en una máquina sin escobillas por exactamente las mismas razones.

Ahora, si estuvieran conectados a una máquina PMDC (cepillos), el rotor comenzaría a girar y la corriente se verá limitada debido a la conmutación y la velocidad del rotor.

Creo que está tratando de entender por qué las bobinas que están en contacto no se acortan. Creo que la respuesta que está buscando es que el cable tenga una fina capa de resina antes de enrollarse alrededor de las laminaciones del estator. Es ese recubrimiento de resina que mantiene la corriente que fluye "en línea" por el cable. Cuando un motor sin escobillas supera su clasificación actual, puede sobrecalentarse y quemar algo de resina. Cuando esto sucede, los cables ahora son libres de tocar e intercambiar electrones, y el motor está muerto. Este recubrimiento es transparente, así que a menos que lo mires de cerca o lo rasques, no puedes ver que está allí.