Funcionamiento y características del motor de corriente continua

Motor CC

El motor de corriente continua es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica, principalmente en movimiento de rotación. Actualmente, existen nuevas aplicaciones con motores eléctricos que producen movimiento rotatorio, pero con algunas modificaciones, ejercen una tracción sobre una guía. Estos motores se conocen como motores lineales.

Esta máquina de CC es una de las más versátiles en la industria. Es fácil controlar la posición, el paro y la velocidad, convirtiéndose en una de las mejores opciones para aplicaciones de control y automatización de procesos. Sin embargo, con la llegada de dispositivos electrónicos, su uso ha disminuido considerablemente, ya que los motores de CA de tipo asíncrono pueden controlarse de manera similar y son más convenientes para el consumidor promedio de la industria. A pesar de esto, los motores de CC todavía se utilizan en muchas aplicaciones de potencia (trenes y tranvías) y precisión (máquinas, micromotores, etc.).

La característica principal del motor de corriente continua es su capacidad para regular la velocidad desde vacío hasta plena carga.

Su principal inconveniente es el mantenimiento, que resulta costoso y laborioso.

Una máquina de CC (generador o motor) se compone principalmente de dos partes: un estator que proporciona soporte mecánico y tiene un agujero en el centro, generalmente de forma cilíndrica. Además, están los dos polos del estator, que pueden ser imanes permanentes o espiras de hilo de cobre con núcleo de hierro. El rotor generalmente es de forma cilíndrica, también con devanados y núcleo, al que se accede mediante dos escobillas sin corriente.

También se construyen motores de CC con el rotor de imanes permanentes para aplicaciones especiales.

Principio de funcionamiento

Para ilustrar el funcionamiento de un motor de corriente continua, consideremos dos polos elementales y dos bobinas delgadas en el rotor. El motor se muestra en tres posiciones del rotor, desfasadas 90° entre sí.
1, 2: escobillas;
A, B: Delgado;
a, b: los lados de la bobina conectados respectivamente a los delgados A y B.

Principio de funcionamiento

Según la ley de Lorentz, cuando un conductor por el que pasa una corriente eléctrica está inmerso en un campo magnético, el conductor experimenta una fuerza perpendicular al plano formado por el campo magnético y la corriente, siguiendo la regla de la mano derecha, con el módulo:

• F: Fuerza en newtons
• I: Intensidad que atraviesa el conductor en amperios
• l: Longitud del conductor en metros
• B: Intensidad del campo magnético o densidad de flujo en teslas

El rotor tiene varios conductores distribuidos por la periferia. A medida que gira, la corriente se activa en el conductor apropiado.

Normalmente, se aplica una corriente contraria en el extremo opuesto del rotor para compensar la fuerza neta y aumentar el tiempo.

Fem inducida en un motor

Es la tensión que se crea en los conductores de un motor como resultado de cortar las líneas de fuerza, generando un efecto generador.

La polaridad de los generadores de tensión se aplica en sentido inverso a los bornes del motor.

Las fuerzas de un motor en fase de arranque se deben a un punto muerto sin fuerza contraelectromotriz (FCEM) y el devanado se comporta como una resistencia pura del circuito.

Número de escobillas

Las escobillas cortocircuitan todas las bobinas que se encuentran en la zona neutra. Si la máquina tiene dos polos, también tenemos dos zonas neutras. En consecuencia, el número total de escobillas debe ser igual al número de polos de la máquina.

En cuanto a su posición, coincidirá con las líneas neutras de los polos.

Sentido de rotación

El sentido de rotación de un motor de CC depende del sentido relativo de circulación de las corrientes en los devanados del inductor y del inducido.

La inversión del sentido de rotación del motor de corriente continua se logra invirtiendo la dirección del campo magnético o la corriente de armadura.

Si se intercambia la polaridad en ambos devanados, el eje del motor gira en la misma dirección.

Los cambios en la polaridad de los devanados, tanto del inductor como de la armadura, se mantienen en la caja de la máquina, y también los resultados del ciclo combinado producido por la fuerza magnetomotriz (fmm) del rotor.

El sentido de rotación se puede determinar mediante la regla de la mano derecha, que nos muestra la dirección de la fuerza. La regla de la mano derecha es la siguiente: el pulgar indica la dirección de la corriente, el dedo índice apunta en la dirección del flujo del campo magnético, y el dedo medio indica la dirección de la fuerza resultante y, por lo tanto, el sentido de rotación.

Reversibilidad

Los motores y generadores de corriente continua están compuestos esencialmente por los mismos elementos, diferenciándose solo en el modo de uso.

La reversibilidad entre el motor y el generador significa que si el rotor se hace girar, se induce una fuerza electromotriz en el devanado del inducido, que puede transformarse en energía en el circuito de carga.

Pero si se aplica una tensión al devanado del inducido del generador a través de las delgas del colector, la máquina se comporta ahora como un motor capaz de transformar la energía mecánica en fem.

En ambos casos, la armadura está sometida a la acción del campo excitador principal.