Clasificación, Excitación y Tipos de Motores de CC

Clasificación y características del bobinado

Los bobinados se clasifican fundamentalmente en dos tipos:

• Abiertos: Aquellos donde aparecerán puntas de bornes de entrada y salida.
• Cerrados: Aquellos donde las secciones se encuentran conectadas entre sí cerrando el circuito.

En los motores de corriente continua (CC), sus bobinados son cerrados, puesto que no dispondrán de extremos libres. Dentro de esta categoría, se distinguen dos tipos principales:

Tipos de devanados

• Devanado de anillo: Consiste en espiras enrolladas alrededor de un núcleo magnético de forma anular, de manera que uno de sus lados pasa por el interior del anillo.
• Devanado de tambor: Formado por espiras colocadas en la superficie cilíndrica. El requisito primordial es la situación de los conductores activos. Pueden ser ondulados o imbricados (estos últimos son los más utilizados).

Elementos aislantes y gestión térmica

Los elementos aislantes que componen el motor son susceptibles a deteriorarse cuando sobrepasan ciertos valores de temperatura, perdiendo sus propiedades y permitiendo la aparición de cortocircuitos entre las espiras de las bobinas y los elementos mecánicos. Es importante considerar que, a cuanta más potencia, más temperatura se genera. Dependiendo de estos valores térmicos, se deben utilizar unos materiales u otros para garantizar la integridad del sistema.

La excitación magnética

La excitación magnética es el fenómeno que se advierte cuando una corriente eléctrica origina un campo magnético en un solenoide al atravesarlo. Existen diversos tipos de configuración:

• Excitación en serie: El inductor e inducido se alimentan en serie mediante la misma fuente de energía; por lo tanto, circulará la misma intensidad. A más intensidad, mayor par produce y menor velocidad. Se emplea habitualmente para momentos de arranque.
• Excitación shunt o paralelo: El inductor e inducido se conectan en paralelo a la misma fuente de alimentación. Por ello, la corriente absorbida por el motor es repartida entre el inductor y el inducido. Es una excitación mucho más estable que la configuración en serie.
• Excitación compound: Es una combinación de los dos tipos anteriores. Mientras una bobina inductora se encuentra en serie con el inducido, la otra está en paralelo. Se utiliza para grandes pares de arranque debido a que son estables en vacío.
• Excitación independiente: En este caso, el inductor e inducido se alimentan de distintas fuentes de energía independientes. La gran ventaja de este tipo de excitación es que el campo inductor es constante, al igual que su par. La utilización de este medio necesita contar con una fuente exterior de energía, aunque este inconveniente puede solucionarse con la autoexcitación.

Funcionamiento de los generadores

Los generadores funcionarán bajo tres tipos de circunstancias o estados:

1. En vacío: Al funcionar a una velocidad nominal en vacío, se generará una fuerza electromotriz (f.e.m.) si el circuito exterior está abierto.
2. En carga: Tendrá lugar cuando el generador genera una f.e.m. y alimente a un receptor conectado al circuito exterior. Como el circuito está cerrado, su valor dependerá de la Ley de Ohm.
3. En cortocircuito.

Tipos de motores de corriente continua

Existen diversas variantes de motores de CC según su construcción y tecnología:

• Motor de imanes permanentes: Motores en los cuales las bobinas inductoras son sustituidas por imanes permanentes. Esto supone una mejora de la fiabilidad y elimina la posibilidad de embalamiento por pérdida de campo inductor. También mejora su eficiencia y el enfriamiento. Se utiliza principalmente en máquinas de baja potencia.
• Motor sin escobillas (Brushless): El principal problema de los motores con escobillas es la necesidad de un colector y escobillas, lo que puede producir cortocircuitos y chispas, además de requerir un gran mantenimiento. Ante estas desventajas surgen los motores brushless. Su funcionamiento consiste en invertir el proceso: acoplar la corriente al estátor y los imanes al rótor para producir el giro, eliminando la necesidad de escobillas. Su uso se limita a aplicaciones de alto rendimiento y bajo mantenimiento, como la robótica.
• Motor para la tracción: Aquellos que proporcionan un par motor a una máquina para el movimiento de cargas o el movimiento lineal de la misma. Se utilizan ampliamente en vehículos y en electrodomésticos.