1. Cómo funciona un motor de freno
Un motor con freno integra un motor de inducción trifásico con un freno electromagnético en una sola unidad compacta. El freno se monta en el extremo opuesto al de accionamiento del eje del motor, dentro de una cubierta protectora que forma parte de la carcasa del motor. El motor y el freno comparten la misma caja de bornes, lo que simplifica la instalación eléctrica: la alimentación trifásica principal conecta el devanado del motor de forma estándar, y una alimentación de CC independiente (normalmente de 24 V CC, procedente de un módulo rectificador en la caja de bornes del motor o del panel de control) alimenta la bobina del freno.
El principio operativo crítico es diseño a prueba de fallosEl freno se acciona mecánicamente mediante la fuerza de un resorte y se libera eléctricamente mediante un electroimán de corriente continua. Esto significa que un fallo de alimentación, una parada de emergencia o cualquier interrupción del suministro eléctrico provoca que el freno se active automáticamente sin necesidad de ninguna señal de control; la carga queda asegurada por defecto, no como una acción de control activa.
La alimentación trifásica energiza el devanado del motor simultáneamente con la alimentación de CC a la bobina de freno. El electroimán vence la fuerza del resorte y libera el disco de la armadura del disco de freno, permitiendo que el eje gire. El motor acelera hasta alcanzar la velocidad de funcionamiento en 1 a 3 segundos.
El motor acciona la carga a la velocidad nominal. La bobina del freno permanece energizada, manteniendo el freno abierto. El disco de freno gira libremente con el eje; no hay contacto entre el disco de freno giratorio y la placa de freno fija durante el funcionamiento normal.
La alimentación trifásica y la bobina de freno de CC se desenergizan simultáneamente. La fuerza del resorte presiona inmediatamente el disco de la armadura contra el disco de freno de fricción. El frenado por fricción desacelera el eje hasta detenerlo en un lapso de 0,1 a 0,5 segundos, dependiendo del par de frenado y la inercia de la carga.
2. Principio del freno electromagnético accionado por resorte
El freno electromagnético dentro de un motor de freno Y2EJ consta de cinco componentes clave, todos montados concéntricamente en la extensión del eje del motor en el extremo NDE:
Acoplado al eje del motor mediante estrías, gira con él. Fabricado con material de fricción de alto y estable coeficiente de fricción en todo el rango de temperatura de funcionamiento. El disco de freno es el elemento de desgaste del sistema de frenado: su grosor disminuye con cada frenada, y el ajuste de la holgura debe compensar este desgaste.
Un disco de acero se desliza axialmente sobre los pasadores guía, pero no gira. Al accionarse el freno, los resortes de compresión empujan el disco de la armadura contra el disco de freno giratorio, generando la fuerza de sujeción que produce el par de frenado. Al activarse el electroimán, este separa el disco de la armadura del disco de freno, venciendo la fuerza del resorte y creando un espacio de aire que permite la libre rotación.
Varios resortes de compresión alrededor de la circunferencia del freno proporcionan la fuerza de sujeción cuando el electroimán está desactivado. La fuerza del resorte determina el par de retención estático del freno. Los resortes están dimensionados para proporcionar un par de frenado equivalente a un múltiplo específico del par nominal del motor, generalmente entre 1,5 y 2 veces el par nominal del motor, para sujetar cargas en pendientes o evitar la deriva causada por fuerzas externas.
Una bobina electromagnética de CC montada en la carcasa del freno. Cuando se energiza con voltaje de CC (normalmente 24 V CC en la serie Ever-Power Y2EJ de Corea, derivado de un rectificador de media onda o de onda completa a partir de la alimentación trifásica del motor), crea un campo magnético que atrae el disco de la armadura alejándolo del disco de freno contra la fuerza del resorte, creando un espacio de aire de liberación de 0,1 a 0,3 mm.
Una palanca mecánica en la carcasa del freno permite liberarlo manualmente sin alimentación de CC. La liberación manual se utiliza para el posicionamiento durante el mantenimiento, la reducción de carga en caso de fallo eléctrico y la puesta en marcha inicial. Es necesario desactivar la liberación manual y volver a colocar la palanca en su posición normal antes de que el motor reanude su funcionamiento.
3. Selección del par de frenado y del tiempo de parada.
Los dos parámetros clave para la selección del freno son el par de frenado requerido y el tiempo de parada requerido. Estos dos parámetros están relacionados a través de la tasa de desaceleración y la inercia de la carga, por lo que deben especificarse conjuntamente y no de forma independiente.
| Solicitud | Tiempo de parada requerido | Relación de par de frenado típica | Notas |
|---|---|---|---|
| Elevador para montar a un hombre | < 0,15 s | 3,0–4,0 × par nominal del motor | Requisito de la normativa de seguridad; freno sobredimensionado para emergencias |
| Elevador/grúa para materiales | < 0,3 s | 1,5–2,5 × par nominal del motor | Sujeción de la carga tras el posicionamiento; parada rápida para evitar el balanceo. |
| Transportador (posicionamiento) | < 0,5 s | 1,5–2,0 × par nominal del motor | Posición de parada precisa para la transferencia del producto; evita la deriva. |
| Máquina de embalaje | < 0,3 s | 1,5–2,0 × par nominal del motor | Posicionamiento de herramientas; evita el atasco del producto; bloqueo de seguridad |
| En espera (no se requiere moción) | Solo sujeción estática | 1,2–1,5 × par nominal del motor | Transportador inclinado; eje vertical; evita el retroceso. |
4. Ciclo de trabajo y capacidad térmica del freno
Cada frenada disipa energía cinética en forma de calor en la superficie de fricción del disco de freno. La capacidad térmica del freno limita el número máximo de frenadas por hora antes de que el disco se sobrecaliente y se degraden sus propiedades de fricción. Este es el límite del ciclo de trabajo del freno, y es independiente del ciclo de trabajo del motor.
Cada frenado desde la velocidad nominal hasta la parada disipa energía cinética E = ½ × J × ω². Para un motor de 4 kW a 1450 rpm con J = 0,04 kg·m², E = 0,5 × 0,04 × (151,8)² = 461 J. Si el motor arranca y se detiene 60 veces por hora, el freno disipa 461 × 60 = 27 660 J/hora = 7,7 W de media. Esto debe mantenerse dentro de la capacidad de disipación térmica media nominal del freno.
El disco de freno se desgasta a un ritmo proporcional a la energía de frenado por evento e inversamente proporcional a la resistencia al desgaste del material del disco. Los frenos de la serie Y2EJ de Korea Ever-Power están diseñados para un mínimo de 2 millones de operaciones de frenado desde la velocidad nominal con el par de frenado nominal antes de que sea necesario reemplazar el disco, suponiendo temperaturas ambiente normales y frenadas de emergencia poco frecuentes. La holgura entre la armadura y el disco de freno aumenta a medida que el disco se desgasta; el freno debe ajustarse cuando la holgura supera el valor máximo especificado (normalmente de 0,5 a 0,8 mm, según el tamaño del freno).
Los frenos de la serie Y2EJ de Korea Ever-Power están diseñados para soportar hasta 240 operaciones de frenado por hora (clase de funcionamiento AC3 según IEC 60947) con el par de frenado y la velocidad nominales del motor. Este límite se aplica a aplicaciones de ciclo continuo y repetitivo, como máquinas de embalaje y cintas transportadoras de ciclo corto. Las aplicaciones que superen las 240 operaciones de frenado por hora requieren un motor de freno con una clase de funcionamiento superior, disponible como especificación especial bajo pedido.
5. Motor de freno de la serie Y2EJ de Ever-Power de Corea
La serie Korea Ever-Power Y2EJ es un motor de inducción trifásico con un freno electromagnético integrado de liberación eléctrica y aplicado por resorte. Está diseñado como reemplazo directo de los motores estándar de la serie Y2 en aplicaciones que requieren una parada controlada; el Y2EJ comparte las mismas dimensiones de bastidor IEC y disposición de la caja de terminales que el Y2, lo que permite su instalación en el mismo espacio sin ninguna modificación de la estructura de la máquina. Gama de productos de motores de freno Cubre potencias de 0,18 a 45 kW en configuraciones de 2 polos (2.850 rpm), 4 polos (1.450 rpm), 6 polos (960 rpm) y 8 polos (720 rpm).
La bobina de freno se alimenta con 24 V CC, suministrados por un módulo rectificador de media onda instalado en la caja de bornes del motor. El rectificador se alimenta de dos fases de la alimentación trifásica principal, por lo que el freno se libera simultáneamente con el motor cuando se cierra el contactor principal; no se requiere un circuito de control de freno independiente. Este diseño integrado simplifica el cableado del panel y elimina el relé de temporización o la salida del PLC que, de otro modo, serían necesarios para coordinar el arranque del motor y la liberación del freno.
| Rango de potencia | 0,18 – 45 kW |
| Polos | 2P / 4P / 6P / 8P |
| Tipo de freno | Aplicado en primavera, DC lanzado |
| Voltaje de frenado | 24 V CC (rectificador integrado) |
| Tiempo de parada típico | 0,1 – 0,5 s |
| par de frenado | 1,5–2,5 × par motor nominal |
| Liberación manual | De serie en todos los modelos. |
| Protección | IP54 (motor + freno) |
| Aislamiento | Clase F |
6. Áreas de aplicación de los motores de freno
Polipastos y grúas
Los polipastos de cadena y cable, las grúas puente y las grúas de pluma son las principales aplicaciones de los motores con freno. El freno integrado mantiene la carga suspendida inmóvil cuando el polipasto no está en movimiento, evitando la deriva o el desplazamiento por gravedad. La serie Y2EJ de 4 polos, con potencias de 0,37 a 5,5 kW, cubre toda la gama de polipastos de taller y grúas industriales. Las normas de seguridad para polipastos con operador a bordo exigen un estándar de rendimiento de frenado específico; Korea Ever-Power puede asesorarle sobre el par de frenado adecuado para aplicaciones de elevación clasificadas como de seguridad. |
Máquinas de envasado y procesamiento
Las máquinas de llenado, las líneas de envasado de formado, llenado y sellado, las etiquetadoras y las formadoras de cajas requieren motores que se detengan en una posición repetible al finalizar el ciclo y la mantengan hasta el inicio del siguiente. Un motor con freno logra esto sin retroalimentación de encoder ni control servo: el freno se activa en cada parada del ciclo, manteniendo la posición de la herramienta con precisión. La serie Y2EJ de 4 y 6 polos, con potencias de 0,18 a 2,2 kW, cubre la mayoría de los requisitos de accionamiento de las máquinas de envasado. |
Las cintas transportadoras inclinadas y las de cadena que transportan cargas pesadas requieren un motor de freno para evitar el retroceso por gravedad cuando el motor se detiene. El freno Y2EJ evita el retroceso de la carga sin necesidad de ningún tope mecánico externo.
Los accionamientos de eje vertical en taladradoras, mandrinadoras y tornos utilizan motores de freno para mantener el cabezal del husillo o el carro transversal en posición mientras se cambia la pieza de trabajo, evitando así el desplazamiento por gravedad que dañaría las herramientas o la pieza de trabajo.
Las puertas enrollables industriales, las puertas seccionales y los sistemas de accionamiento de portones automatizados utilizan motores de freno Y2EJ para mantener la puerta o el portón en cualquier posición intermedia y para garantizar que la puerta se detenga inmediatamente si se activa el sensor de borde de seguridad.
Las máquinas de urdido, bobinado y los sistemas de accionamiento de los bastidores de estirado requieren una parada rápida y repetible en cada cambio de patrón o al final del rollo para mantener la tensión del hilo y la posición de la banda. Los motores con freno sustituyen a las combinaciones mecánicas de embrague y freno, con menos puntos de mantenimiento.
7. Preguntas frecuentes
Editado por Cxm
