¿Puede el PWM dañar un motor de CC?

La Modulación por Ancho de Pulso (PWM) es un método ampliamente utilizado para controlar la velocidad y el par de motores de corriente continua en aplicaciones que van desde la robótica hasta la automatización industrial. Cuando se implementa correctamente, la PWM no es inherentemente dañina para un motor de corriente continua y, de hecho, es más eficiente que los métodos de control lineales debido a la reducción de la disipación de energía en el circuito del controlador.

El principio fundamental del PWM implica encender y apagar rápidamente la fuente de alimentación del motor a una frecuencia fija. El ciclo de trabajo—el porcentaje de tiempo que la señal está "encendida"—determina el voltaje promedio entregado al motor, controlando así su velocidad. Esta acción de conmutación permite un control preciso con una pérdida de energía mínima como calor.

Sin embargo, varios factores pueden contribuir al estrés motor o daño a largo plazo si no se gestionan cuidadosamente:

Operar a una frecuencia demasiado baja (típicamente por debajo de 1–2 kHz) puede resultar en un rizado de corriente notable, lo que lleva a un aumento de las pérdidas de cobre (calentamiento I²R) y pulsaciones de par mecánico. Esto puede causar vibraciones excesivas, ruido audible y sobrecalentamiento. Por el contrario, usar una frecuencia que sea demasiado alta (por ejemplo, por encima de 20–30 kHz) puede aumentar las pérdidas de conmutación en la electrónica del controlador e inducir pérdidas por corrientes de Foucault en el núcleo del motor, especialmente en motores con escobillas que tienen componentes de hierro laminado o sólido.

Los motores de CC son cargas inductivas. Durante la fase de apagado del ciclo PWM, el campo magnético en colapso genera un EMF inverso (fuerza electromotriz), que puede producir picos de alta tensión. Sin diodos de retroceso o circuitos snubber adecuados, estos transitorios pueden degradar el aislamiento con el tiempo y potencialmente dañar los devanados del motor o los componentes del controlador.

Mientras que el PWM es eficiente, una mala disipación del calor aún puede llevar al sobrecalentamiento, especialmente bajo ciclos de trabajo altos o carga continua. El calor excesivo acelera la descomposición del aislamiento y puede comprometer la lubricación de los rodamientos, reduciendo la vida útil del motor.

El aumento/disminución brusca de tiempos, el ruido de señal o los ciclos de trabajo inconsistentes debido a controladores de baja calidad pueden introducir estrés eléctrico y un comportamiento errático del motor, contribuyendo al desgaste prematuro.

En conclusión, PWM en sí mismo no daña los motores de CC cuando se aplica dentro de las especificaciones eléctricas y térmicas del motor. Para garantizar la fiabilidad, los ingenieros y diseñadores deben:

Para aplicaciones exigentes que requieren un rendimiento robusto bajo control PWM, considere el2860 motor sin escobillas, diseñado para alta eficiencia, resistencia térmica y funcionamiento suave.