Fundamentos y Mecanismos de Operación del Motor Eléctrico de Corriente Continua

Introducción y Definición

Un motor eléctrico es una máquina que transforma la energía eléctrica en energía mecánica de rotación.

Aplicaciones Comunes y Características

Estos motores suelen ser pequeños y se utilizan en aplicaciones de poca potencia, tales como: juguetes, cepillos de dientes, máquinas de afeitar, ventiladores de PC y limpiaparabrisas.

Componentes Fundamentales del Motor Eléctrico

Elementos Generadores de Campo Magnético

Imanes

Crean fuerzas magnéticas fijas que interactúan con las fuerzas magnéticas variables que generan los electroimanes.

Electroimanes

Crean fuerzas magnéticas variables que interactúan con las generadas por los imanes y hacen que el motor gire. Están formados por una bobina de hilo conductor y un núcleo de hierro o acero.

Diferencia entre Imán y Electroimán

Un imán es un cuerpo inerte que tiene la propiedad de atraer objetos de hierro o acero, mientras que un electroimán es un componente eléctrico que se convierte en imán cuando lo atraviesa la electricidad.

Sistema de Conmutación y Suministro de Corriente

Colector

Está formado por unas láminas de cobre por las que entra la electricidad desde el exterior hasta los electroimanes del rotor.

Escobillas

Son piezas de grafito o cobre que rozan continuamente en el colector. Su función es permitir el paso de corriente desde el exterior hasta los electroimanes del rotor.

Elementos Fijos y Móviles

Rotor

Es el conjunto de piezas que giran. Básicamente, incluye los electroimanes, el colector y el eje.

Estator

Es el conjunto de los imanes y demás piezas que no giran.

Principios Físicos del Funcionamiento

La Ley de los Polos Magnéticos

Los polos iguales se repelen; los polos distintos se atraen.

Mecanismo de Giro y Cambio de Polaridad

Generación de Movimiento

El movimiento de un motor eléctrico se consigue por la acción de fuerzas de atracción y repulsión que se producen entre imanes y electroimanes.

Ejemplo de Repulsión

Cuando se alimenta el electroimán con una pila, se genera un imán con polaridad norte-sur. El polo norte coincide con el positivo de la pila y el sur con el negativo. Si el imán permanente está orientado de manera que su polo sur se enfrente al polo sur del electroimán, aparece una fuerza de repulsión que provoca el desplazamiento del electroimán.

Necesidad de Conmutación

Para construir un motor eléctrico, es esencial colocar el electroimán con un eje centrado y un sistema que evite que los cables se enreden. Además, la polaridad de los electroimanes del rotor debe cambiar cíclicamente. Esto se logra mediante el sistema de colector y escobillas, lo que garantiza movimientos de atracción y repulsión cíclicos que hacen girar al motor.

Consideraciones sobre Polaridad Fija

Si la polaridad no cambiase, una vez que coincidiesen dos polos distintos, el giro del motor quedaría bloqueado por las fuerzas de atracción. Sin embargo, en los motores de corriente alterna (utilizados en aplicaciones de elevada potencia), el principio de funcionamiento es diferente y permite el giro continuo sin este tipo de bloqueo.