Fundamentos y Control de Motores Eléctricos: Constitución, Velocidad y Frenado

Constitución de un Motor de Corriente Continua (MCC)

Se basa en los principios de fuerza electromagnética y de fuerza electromotriz inducida. Para llevar a cabo estos principios, los motores constan del inductor e inducido:

• Inductor: Su misión es crear el campo eléctrico. Se encuentra alojado en la parte fija del motor o estator. Está formado por una bobina de hilo de cobre colocada alrededor de una expansión polar de material ferromagnético. Por la bobina circulará una corriente eléctrica, de cuyo sentido dependerá el signo del campo magnético creado.
• Inducido: Su misión es crear campos magnéticos que se opongan a los del motor. Está formado por conductores de cobre dispuestos en forma de bobinas. Las bobinas se encuentran en ranuras practicadas en un paquete de chapas cilíndricas de material ferromagnético, el cual está sujeto al eje de giro del motor y constituye el rotor de la máquina. Los principios y finales de las distintas bobinas están conectados eléctricamente a una pieza de cobre denominada colector de delgas, que gira con el eje. Las delgas son las partes en las que se divide el colector y están aisladas unas de otras. Para introducir la corriente en los conductores del inducido se utilizan las escobillas, que son piezas de grafito que están en contacto con el colector de delgas y que, por tanto, conectan el circuito exterior con el interior de la máquina.

Constitución de un Motor de Corriente Alterna (MCA)

• Estator o parte fija: Formado por chapas magnéticas aisladas y ranuradas interiormente. En estas ranuras se introduce un devanado trifásico.
• Rotor o parte móvil: Está formado por chapas magnéticas aisladas y ranuradas exteriormente. En el devanado del rotor existen dos posibilidades:
  • Barras de cobre o aluminio que se inyectan en esas ranuras, cortocircuitadas en ambos extremos, lo que da lugar a los motores asíncronos de rotor en cortocircuito (jaula de ardilla).
  • Devanado trifásico similar al del estator, que da lugar a los motores asíncronos de rotor bobinado.

La separación de aire existente entre el estator y el rotor se denomina entrehierro. Su funcionamiento se basa en el campo magnético giratorio que crea una corriente alterna trifásica.

Regulación de la Velocidad en Motores Eléctricos

Tiene por objeto mantener la velocidad en un valor prefijado. La velocidad de régimen está condicionada por la igualdad de par motor y resistente, definida en el punto de intersección de las respectivas características mecánicas. El problema de la regulación de la velocidad consiste en actuar sobre los siguientes parámetros:

Si queremos regular la velocidad, tendremos que actuar sobre la tensión aplicada o sobre el flujo. Podemos actuar sobre la tensión aplicada con uno de estos métodos:

• Intercalando una resistencia en serie con el inducido.
• Variando la tensión de alimentación.

Si actuamos sobre el flujo, tendremos que regular la corriente de excitación mediante la conexión de un reostato que, en función del tipo de motor, se conectará de una forma o de otra.

Inversión del Sentido de Giro de Motores Eléctricos

Los motores eléctricos pueden funcionar en ambos sentidos de giro, solo con cambiar las conexiones del inducido con respecto al inductor. El sentido del par motor depende del campo magnético y del sentido de la corriente en los conductores del inducido, por lo que se deduce que bastará con invertir las conexiones relativas del inductor y del inducido. Si el cambio se hace cuando la máquina está parada, es indistinto cambiar las conexiones del inductor o del inducido; si se realiza en marcha, es obligatorio cambiar las conexiones del inducido y no las del inductor para que el motor no se quede sin excitación.

Frenado de los Motores de Corriente Continua

Se basa en el principio de reversibilidad que este tipo de máquinas posee. Es decir, en el momento de frenar el motor, este pasa a funcionar como generador, por lo que se invierte el sentido del par motor. A este tipo de frenado se le conoce con el nombre de frenado eléctrico, y puede efectuarse de dos modos distintos:

• Frenado reostático: Consiste en disipar la energía que se genera al actuar como generador sobre unas resistencias de frenado, que suelen ser las mismas que se utilizan para el arranque.
• Frenado regenerativo: Consiste en devolver la energía generada a la línea de alimentación.