¿Tiene un motor de CA un conmutador?

Si ya has buscado esta pregunta antes, probablemente hayas visto afirmaciones totalmente opuestas:

• “Motores de corriente alterna nunca tienen conmutadores, solo los motores de corriente continua los tienen”.”
• “Motores de corriente alterna necesidad un conmutador para invertir la corriente”.”
• “Algunos motores de CA tienen conmutadores... a veces... más o menos”.”

No es de extrañar que la gente se confunda.

Aclaremos esto. correctamente:

• La mayoría de los motores de CA comunes (como los de ventiladores, bombas, compresores, sistemas de climatización) lo hacen. no tienen un conmutador mecánico. 
• Algunos motores de CA especiales hacer utilizar un conmutador – sobre todo motores universales (por ejemplo, taladros, batidoras, aspiradoras) y otros tipos de conmutadores/repulsores de CA. 

El resto de este artículo explicará exactamente ¿Por qué la mayoría de los motores de CA no tienen conmutador, y cómo saber cuál es el que se está viendo en el mundo real?.

• Respuesta breve:
  • Motores síncronos y de inducción CA estándar → Sin conmutador mecánico (se pueden utilizar anillos colectores en su lugar). 
  • Motores universales / con conmutador de CA → Sí, tienen un conmutador y escobillas. 
  • Motores sin escobillas (BLDC / PMSM accionados por inversores) → Sin conmutador mecánico; ellos usan conmutación electrónica en los circuitos del accionamiento. 

1. Primero: ¿Qué? ¿Es? ¿Un conmutador, en serio?

Antes de poder decir si un motor de CA “tiene uno”, necesitamos una imagen precisa de lo que estamos hablando.

En el lenguaje motor clásico, un conmutador es:

• A cilindro de cobre segmentado giratorio en el rotor (inducido).
• Papelería escobillas de carbón presione esos segmentos.
• Los segmentos están conectados a bobinas de inducido de modo que, a medida que gira el rotor, el conmutador invierte la corriente en cada bobina en el ángulo exacto. 

El punto clave:

Un conmutador es no solo “cualquier contacto giratorio” – es un interruptor mecánico que invierte repetidamente la corriente del rotor para mantener el par en la misma dirección.

• Un conmutador realiza las siguientes funciones:
  • Invierte la dirección de la corriente en los devanados del rotor en posiciones específicas.
  • Mantiene el par motor principalmente unidireccional, para que el eje no vibre hacia adelante y hacia atrás.
  • Funciona con cepillos y barras de cobre segmentadas.
  • Se utiliza más notoriamente en Motores de corriente continua y motores universales. 

2. Conmutador frente a anillos colectores frente a “conmutación electrónica”

Una gran fuente de confusión en Internet es que la gente confunde tres cosas diferentes:

1. Conmutador mecánico (segmentado, conmutación/inversión de corriente)
2. Anillos colectores (continuos, sin inversión)
3. Conmutación electrónica (realizada por electrónica de potencia)

Vamos a ordenarlos.

En anillos colectores, tienes:

• Anillos lisos continuos montado en el eje del rotor.
• Cepillos apoyados en esos anillos.
• Propósito: transmitir CA o CC en el rotor sin Invertir la corriente periódicamente, solo una conexión continua. 

Esto es lo que ves en:

• Motores de inducción de rotor bobinado (anillo colector) – donde se añaden resistencias externas a través de anillos colectores para controlar la velocidad y el par. 
• Muchos motores síncronos, donde los anillos colectores alimentan corriente de campo de CC al rotor. 

Los anillos colectores no son lo mismo que los conmutadores. Desde lejos, su forma parece similar, pero el La función es totalmente diferente..

• Lista mental rápida:
  • ¿Cilindro de cobre segmentado, con muchas “rebanadas”, claramente irregular? → Eso es un conmutador (invierte la corriente).
  • ¿Unos cuantos anillos metálicos lisos con cepillos? → Esos son anillos colectores (conexión continua, sin cambio).
  • ¿Sin anillos, sin escobillas, solo tres cables gruesos conectados a un motor sellado + un variador de frecuencia? → Probablemente sea eso. sin escobillas / conmutado electrónicamente. La “conmutación” se produce en los componentes electrónicos, no en el interior del motor. 

3. Entonces... ¿qué motores de CA utilizan realmente conmutadores?

Ahora podemos abordar adecuadamente la cuestión fundamental.

Los motores de CA son un gran familia. A alto nivel, se pueden agrupar como: 

• Motores de inducción (jaula de ardilla y anillo colector)
• Motores síncronos (imán permanente, reluctancia, excitación por corriente continua, etc.)
• Motores de conmutador de CA / motores universales

Pongamos la pregunta del conmutador en un formato compacto. tabla comparativa.

Tabla de referencia rápida: ¿Estos motores tienen conmutador?

• En lenguaje cotidiano:
  • Los motores de CA en la mayoría de los ventiladores domésticos, bombas y máquinas industriales ¿Son motores de inducción o síncronos? → sin conmutador. 
  • El motor ruidoso en tu taladro barato, licuadora, aspiradora, secador de pelo suele ser un motor universal → Sí, tiene un conmutador y escobillas., aunque esté enchufado a la corriente alterna. 

4. Por qué la mayoría de los motores de CA no necesitan un conmutador

Un motor de corriente continua cepillado clásico necesita un conmutador porque el suministro es DC, pero seguimos queriendo un campo magnético giratorio dentro de la máquina. El conmutador “corta y reorganiza” mecánicamente esa corriente continua para que, desde el punto de vista del rotor, el campo magnético siga intentando empujarlo en círculo. 

Los motores de CA hacen trampa (en el buen sentido):

• Con un Suministro de CA, el voltaje y la corriente son ya alternando.
• Coloque correctamente las bobinas del estator (especialmente en trifásico) y que la corriente alterna produce naturalmente un campo magnético giratorio – No se necesita conmutación mecánica. 
• En un motor de inducción, este campo giratorio induce corriente en las barras o bobinados del rotor, proporcionándole automáticamente la dirección de par necesaria sin necesidad de un conmutador. 

Así que, en lugar de realizar una conmutación mecánica por “fuerza bruta”, los motores de CA se basan en Física + disposición del devanado + la propia forma de onda de CA. Por eso:

• Los artículos de los fabricantes de motores hacen hincapié en que los cepillos y los conmutadores son no es necesario en motores de CA típicos y eso los hace más sencillos y fiables. 

• ¿Por qué los diseñadores evitan los conmutadores mecánicos en las máquinas de CA cuando pueden?
  • Mantenimiento: Los cepillos y los conmutadores se desgastan y necesitan limpieza o sustitución. 
  • Chispas y EMI: Los contactos de conmutación generan ruido eléctrico y chispas.
  • Eficiencia y calor: Las pérdidas en los cepillos y el conmutador reducen la eficiencia.
  • Límites mecánicos: Los conmutadores limitan la velocidad y el tamaño máximos.
  • Coste y solidez: Un rotor sencillo de jaula de ardilla es prácticamente a prueba de balas; en comparación, un conmutador es complejo y frágil. 

En resumen: Si se puede construir un motor de CA sin conmutador, casi siempre se hace así.

5. El caso especial: motores universales/con conmutador de CA

Entonces, ¿por qué algunos motores de CA? todavía ¿Usar conmutadores?

Introduzca el motor universal (también llamado Motor de corriente alterna con conmutador o Motor de la serie AC). 

En cuanto a la construcción, es básicamente un motor de corriente continua de bobinado en serie con un conmutador, ajustado para que pueda funcionar con corriente alterna:

• El bobinado del campo del estator y bobinado del rotor (inducido) están conectados en serie a través del conmutador. 
• Cuando el aire acondicionado invierte su sentido, ambos Las corrientes del campo y del inducido se invierten juntas, por lo que el par sigue apuntando en la misma dirección.
• El conmutador mantiene constante la dirección del par motor a medida que las bobinas del rotor pasan por diferentes polos.

Lo que obtienes es un motor que:

• Puede funcionar en ya sea CA o CC (de ahí “universal”). 
• ¿Tiene? Par motor inicial muy alto y puede alcanzar altas velocidades (10 000-30 000 rpm o más en herramientas). 
• Es relativamente compacto y barato, pero:
• Ruidoso, menos eficiente, y alto mantenimiento debido al desgaste de las escobillas y el conmutador. 

• Probablemente se trate de un motor universal (conmutador de CA) si:
  • El aparato es pequeño, portátil o compacto.
  • Grita a altas revoluciones (taladros, licuadoras, amoladoras, secadores de pelo, algunas lavadoras antiguas). 
  • Al abrirlo, se ve:
    • Cepillos de carbón,
    • Un conmutador segmentado,
    • Estator laminado con bobinas de campo bobinadas.

Es un motor de corriente alterna. con un conmutador: la principal (y muy importante) excepción a la simplificación excesiva de que “los motores de CA no tienen conmutadores”.

6. Por qué algunas fuentes afirman que “los motores de CA necesitan conmutadores”

Si navegas por la red, encontrarás algunas páginas que dicen cosas como:

“Los motores de CA necesitan un conmutador; el conmutador suele ser un rectificador”.”

…o afirmar que Solo los motores de corriente continua tienen conmutadores. y por lo tanto Todos los motores de CA son sin conmutador.. 

¿Qué está pasando aquí?

Dos confusiones comunes:

1. Mezcla de conmutación mecánica y electrónica
   • En sin escobillas motores (BLDC / PMSM), el inversor o el variador “conmuta” eléctricamente” las fases.
   • Algunos autores llaman vagamente a esto “el conmutador”, aunque hay No hay ningún conmutador mecánico en el motor. – solo interruptores semiconductores en el accionamiento. 
2. Ignorando la familia de motores universales
   • Algunas páginas sencillas que comparan “corriente continua y corriente alterna” dicen lo siguiente:
     Los motores de corriente continua → tienen conmutadores Los motores de corriente alterna → no tienen conmutadores
   • Esto es cierto para inducción y muchos motores síncronos, pero explícitamente incorrecto para motores universales / motores con conmutador de CA. 

Por lo tanto, las afirmaciones más precisas son:

• “La mayoría de los motores industriales de CA no tienen conmutador (aunque algunos utilizan anillos colectores)”.”
• “Algunos motores de CA (universales / con conmutador de CA / de repulsión) hacer tienen un conmutador mecánico.”
• “Muchos variadores de CA modernos utilizan electrónico conmutación en lugar de un conmutador mecánico”.”

• Cuando veas afirmaciones contradictorias en Internet, pregúntate:
  • ¿Están hablando de...? hardware mecánico dentro del motor, o conmutación electrónica ¿Fuera de él?
  • ¿Están ignorando? Motores universales / Motores con conmutador de CA, ¿O excluyéndolos explícitamente?
  • ¿Son confusos? anillos colectores con conmutadores?

Una vez que los separas, la imagen se vuelve mucho más clara.

7. Consejos prácticos (para compradores, aficionados al bricolaje y estudiantes)

Terminemos con lo que realmente puedes hacer. hacer con este conocimiento.

• Si estás eligiendo un motor para un proyecto:
  • Necesidad simple, de bajo mantenimiento, larga vida útil? → Elija un motor de inducción o un PMSM/BLDC con un buen accionamiento (sin conmutador). 
  • Necesidad tamaño pequeño + alta velocidad + alto par de arranque, ¿Y no te molesta el ruido ni el mantenimiento? → A Motor universal / motor con conmutador de CA podría ser apropiado (piensa en herramientas eléctricas). 
• Si está solucionando problemas en el motor de un electrodoméstico:
  • Ver cepillos + cilindro de cobre segmentado? → Esperar desgaste de las escobillas, picaduras en el conmutador, formación de arcos eléctricos ser puntos comunes de fallo.
  • Ver sin cepillos, solo un marco sellado con un ventilador en el extremo? → Es probable que sea un motor de inducción o motor sin escobillas; compruebe en su lugar los cojinetes, el condensador (para monofásico) o la electrónica del variador.
• Si estás estudiando para los exámenes:
  • Memoriza la idea central:
    • Motor de corriente continua → conmutador.
    • Inducción CA y síncrona → sin conmutador; a veces con anillos colectores.
    • Motor universal → CA o CC, pero siempre tiene un conmutador. 
  • Prepárate para dar explicaciones. por qué:
    • La corriente continua necesita conmutación mecánica; los campos del estator de corriente alterna lo hacen “gratis”.

8. Respuesta final en una sola frase

La mayoría de los motores de CA que se encuentran (tipos de inducción y síncronos) lo hacen. no tienen un conmutador mecánico, pero un subconjunto especial —los motores universales y otros motores con conmutador de CA— sí lo tienen.

Una vez que tienes presente esa división, todos los artículos contradictorios que se encuentran en Internet dejan de ser confusos y empiezan a mostrarse como lo que son: visiones simplificadas de un panorama mucho más complejo.