Debido a su eficacia, confiabilidad y adaptabilidad a una amplia gama de aplicaciones, los motores de CC sin escobillas (BLDC) han ganado popularidad. El rendimiento y el funcionamiento de un motor BLDC dependen significativamente de la cantidad de fases que emplea. Este artículo comparará exhaustivamente los motores BLDC trifásicos, bifásicos y monofásicos, centrándose en sus principios de funcionamiento, ventajas, desventajas y aplicaciones típicas. Además, incluiremos gráficos de datos para visualizar mejor su rendimiento y uso.

Descripción general de los motores de CC sin escobillas

Una fuente de corriente continua impulsa los motores de CC sincrónicos sin escobillas a través de un controlador electrónico. Los motores BLDC no requieren escobillas para la conmutación. En cambio, emplean conmutación eléctrica, lo que mejora la eficiencia y reduce el desgaste.

Las características clave de los motores BLDC incluyen:

• Alta densidad de potencia
• Larga vida útil
• Bajos requisitos de mantenimiento
• Alta eficiencia

La cantidad de fases en un motor BLDC afecta la forma en que se generan los campos magnéticos y cómo se entrega el torque, lo que genera diferencias en las características de rendimiento.

Motores monofásicos BLDC

Estructura y principio de funcionamiento

Los motores monofásicos BLDC tienen un diseño más simple con un solo devanado en el estator. Una forma de onda de corriente alterna producida por el controlador electrónico interactúa con los imanes permanentes del rotor para producir movimiento. Estos motores suelen depender de mecanismos adicionales, como bobinas de arranque, para iniciar la rotación, ya que una sola fase no puede producir de forma independiente un campo magnético giratorio.

Aplicaciones:

• Ventiladores
• Bombas pequeñas
• Electrodomésticos

Motores BLDC bifásicos

Estructura y principio de funcionamiento

Los motores BLDC bifásicos utilizan dos conjuntos de bobinados de estator desplazados 90 grados. Para producir un campo magnético giratorio, el controlador conmuta la corriente entre estos dos bobinados. Estos motores ofrecen un equilibrio entre la simplicidad monofásica y el rendimiento trifásico.

Aplicaciones:

• Robótica
• Pequeños dispositivos de precisión
• Equipos industriales de bajo consumo

Motores BLDC trifásicos

Estructura y principio de funcionamiento

Los motores BLDC trifásicos cuentan con tres bobinados de estator separados 120 grados. El controlador electrónico proporciona una corriente alterna trifásica para crear un campo magnético giratorio suave y continuo. Este diseño permite un alto rendimiento y precisión.

Aplicaciones:

• Vehículos eléctricos (VE)
• Sistemas aeroespaciales
• Automatización industrial
• Equipos médicos

Comparación de motores BLDC trifásicos, bifásicos y monofásicos

Las principales diferencias entre los tres tipos de motores BLDC se describen en la siguiente tabla:

Característica	Monofásico	Bifásico	Trifásico
Eficiencia	Baja	Moderada	Alta
Ondulación de par	Alta	Moderada	Baja
Costo	Bajo	Moderado	Alto
Complejidad	Simple	Moderada	Compleja
Aplicaciones	Electrodomésticos	Robótica, dispositivos pequeños	Vehículos eléctricos, sistemas industriales
Mecanismo de arranque	Requiere bobina de arranque	Arranque directo	Arranque directo
Densidad de potencia	Baja	Moderada	Alta
Ruido y vibración	Altos	Moderados	Bajos

Comparación de eficiencia

Los motores de CC sin escobillas (BLDC) son altamente eficientes y versátiles. La eficiencia de los motores BLDC trifásicos, bifásicos y monofásicos depende de la aplicación y las condiciones operativas.

• Motores BLDC trifásicos: son los más eficientes debido a la entrega de potencia equilibrada, el funcionamiento suave y la baja ondulación del par. Su diseño robusto ofrece un excelente rendimiento en aplicaciones de alta potencia y alta velocidad, como la automatización industrial y los vehículos eléctricos.
• Motores BLDC bifásicos: los motores bifásicos son menos eficientes que los motores trifásicos porque producen una mayor ondulación del par y requieren una electrónica de accionamiento más compleja para lograr un rendimiento uniforme. Sin embargo, son rentables y adecuados para aplicaciones que requieren precisión y eficiencia moderadas, como pequeños electrodomésticos.
• Motores BLDC monofásicos: son los menos eficientes entre los tres debido a la importante ondulación del par y la distribución desigual de la potencia. Son más simples en construcción y son ideales para aplicaciones de bajo consumo y bajo costo, como ventiladores y bombas, donde la alta eficiencia es menos crítica.

Comparación de la ondulación del par motor

La ondulación del par motor es un factor crítico de rendimiento en los motores de CC sin escobillas (BLDC), que influye en la eficiencia, el ruido y la vibración. Surge debido a las variaciones en la producción de par motor durante la rotación del rotor, causadas principalmente por la fuerza contraelectromotriz no sinusoidal, los eventos de conmutación y el diseño magnético.

• Motores BLDC trifásicos: estos motores presentan la ondulación del par motor más baja entre las tres configuraciones. Su diseño garantiza un funcionamiento más suave, ya que las fases que producen el par motor se superponen, lo que minimiza las pulsaciones. Además, proporcionan una eficiencia superior y un ruido acústico reducido, lo que los hace ideales para aplicaciones de precisión como la robótica y los dispositivos médicos.
• Motores BLDC bifásicos: la ondulación del par motor es mayor en los motores bifásicos que en los trifásicos debido a la falta de fases de generación de par motor superpuestas.
• Esto da como resultado una entrega de potencia desigual, lo que genera más vibraciones y ruido. Sin embargo, estos motores son más simples y económicos, y se utilizan a menudo en aplicaciones sensibles a los costos. Motores monofásicos BLDC: los motores monofásicos tienen la mayor ondulación de par porque solo una fase contribuye al par a la vez. La naturaleza intermitente de la generación de par provoca pulsaciones pronunciadas, lo que genera una vibración y un ruido significativos. Sin embargo, son pequeños y adecuados para aplicaciones de baja potencia donde el tamaño y el costo son consideraciones cruciales.

Gráfico: Ondulación de par vs. Eficiencia

Elección del motor adecuado

La selección del tipo adecuado de motor BLDC para su aplicación depende de sus prioridades en términos de rendimiento, eficiencia, costo y control.

• Aplicaciones orientadas al rendimiento: si necesita un motor para una aplicación que requiere un alto rendimiento, un par suave y una alta eficiencia (como en vehículos eléctricos o robótica industrial), un motor BLDC trifásico es la opción ideal.
• Rendimiento moderado a un menor costo: para aplicaciones donde los requisitos de rendimiento son moderados, pero el costo y la simplicidad son más importantes, un motor BLDC bifásico puede ser una buena opción. Es adecuado para ventiladores o herramientas pequeñas donde la ondulación del par es aceptable.
• Soluciones simples y rentables: para pequeños electrodomésticos donde el costo es el factor principal y las limitaciones de rendimiento son aceptables, los motores BLDC monofásicos son la mejor opción. Estos motores son fáciles de controlar, económicos y adecuados para aplicaciones no críticas.

Al comparar motores de CC sin escobillas trifásicos, bifásicos y monofásicos, la elección depende de las necesidades de la aplicación. Los motores de CC sin escobillas trifásicos son ideales para aplicaciones de alto rendimiento debido a un funcionamiento más suave y una mejor eficiencia. Los motores bifásicos ofrecen un diseño más simple, pero pueden generar más vibraciones, lo que es adecuado para aplicaciones sensibles a los costos. Los motores monofásicos, aunque compactos y asequibles, brindan menos eficiencia y par, lo que los hace mejores para tareas de baja potencia. Para los compradores que buscan opciones al por mayor, los motores de CC sin escobillas al por mayor brindan soluciones rentables adaptadas a diversos requisitos de rendimiento, lo que garantiza el tipo de motor adecuado para varios usos industriales o comerciales.