Máquinas Rotativas de Corriente Continua (CC)

1. Principio de Funcionamiento

Las máquinas rotativas de corriente continua (CC) se basan en los principios de la inducción electromagnética. Su operación puede ser de dos maneras:

• Generador (Dinamo): Convierte energía mecánica en eléctrica. Al girar una bobina en el interior de un campo magnético, se genera una fuerza electromotriz (fem) en sus extremos, la cual puede ser extraída mediante un colector.

• Motor: Transforma energía eléctrica en mecánica. Si se aplica una corriente a la bobina, esta genera un campo magnético que interacciona con el campo inductor, provocando el giro de la bobina.

Estas máquinas son reversibles, es decir, pueden actuar como generador o como motor, dependiendo del sentido de la transformación de energía.

2. Constitución de la Máquina

a) Circuito Magnético

• Estator: Parte fija. Está compuesto por piezas polares (tantas como polos tenga la máquina) montadas sobre una carcasa metálica. Puede ser de tipo saliente o ranurado.

• Entrehierro: Espacio de aire entre el estator y el rotor. Es importante para el paso del flujo magnético.

• Rotor (Armadura): Parte giratoria. Es un cilindro ranurado donde se alojan las bobinas del inducido. También integra el colector y los rodamientos.

b) Circuito Eléctrico

• Inductor (Excitación): Bobinas situadas en el estator, sobre las piezas polares. Generan el campo magnético principal.

• Inducido: Bobinas ubicadas en el rotor, en las ranuras. Generan o reciben corriente dependiendo del modo de operación.

Ambos devanados están construidos con chapas magnéticas para minimizar las pérdidas por corrientes parásitas (corrientes de Foucault).

3. Sistema de Conmutación

• Utiliza un colector de delgas, un tambor con segmentos de cobre aislados entre sí, conectados a las bobinas del rotor.

• Las escobillas apoyadas sobre el colector permiten la entrada o salida de corriente.

• Este sistema asegura que la polaridad del campo inducido se mantenga constante, permitiendo un giro continuo del motor.

4. Tipos de Conexión entre Devanados (Excitación)

• Serie: El devanado inductor y el inducido se conectan en serie.

• Shunt (Paralelo): El devanado inductor se conecta en paralelo con el inducido.

• Compuesto: Combina las conexiones serie y shunt para mejorar el control y rendimiento.

• Excitación Independiente: El devanado inductor se alimenta desde una fuente externa separada.

5. Inversión del Sentido de Giro

• Cambiando el sentido de la corriente en uno de los dos devanados (preferentemente en el inducido para evitar aceleraciones bruscas), se invierte el par motor y, por tanto, el sentido de giro.

• Esto se logra fácilmente desde el exterior permutando los bornes.

6. Arranque del Motor CC

• Al arrancar, un motor CC puede consumir una corriente excesiva debido a la baja fuerza contraelectromotriz inicial.

• Se utiliza un reóstato en serie con el inducido para limitar dicha corriente.

• Una vez alcanzada la velocidad nominal, el reóstato se desconecta gradualmente.

7. Devanados del Inducido

Existen distintos tipos de devanado según la conexión entre las bobinas:

• Imbricado Simple: Las bobinas se conectan en serie siguiendo un patrón continuo.

• Ondulado Simple: Las bobinas conectadas alternan su posición en el colector, siendo útil para máquinas de muchas delgas.

• La elección se realiza según el número de polos, ranuras y las características operativas deseadas.

8. Elementos Auxiliares Importantes

• Polos de Conmutación: Pequeños polos ubicados entre los principales para contrarrestar la reacción del inducido y mejorar la conmutación.

• Piezas Polares Auxiliares: Ayudan a mantener la forma del campo magnético y optimizar el proceso de conmutación.

9. Mantenimiento y Equilibrado

• La parte más desgastada es el sistema de conmutación (escobillas y colector), que requiere inspección periódica.

• El equilibrado del rotor es fundamental para evitar vibraciones y garantizar la longevidad de la máquina. Puede hacerse mediante:

  • Adición de contrapesos (remaches, masilla, etc.).

  • Eliminación de material (fresado).

• Un rotor mal equilibrado puede dañar el estator y provocar fallas graves en los rodamientos.