Fundamentos y Tipos de Motores Eléctricos de Corriente Continua
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Componentes Principales de una Máquina Eléctrica Rotativa
En el estudio de las máquinas eléctricas rotativas, es fundamental comprender la función y la interacción de sus componentes clave:
Inductor
El inductor tiene como misión crear el campo magnético principal. Se encuentra alojado en la parte fija del motor, conocida como estátor. El inductor está formado por unas bobinas de hilo de cobre colocadas 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
El inducido tiene como misión crear campos magnéticos que se opongan a los del inductor, generando así el par motor. Está formado por conductores de cobre dispuestos en forma de bobinas. Las bobinas están alojadas en ranuras practicadas en un paquete de chapas cilíndrico de material ferromagnético, el cual está sujeto al eje de giro del motor y constituye la parte móvil, también conocida como rotor, de la máquina.
Colector de Delgas
El colector de delgas es un conjunto de láminas de cobre aisladas entre sí por una capa de mica, que gira solidariamente con el rotor. Las delgas están conectadas eléctricamente a las bobinas del devanado inducido y, por medio de ellas, dicho devanado se puede conectar al exterior.
Escobillas
Las escobillas son generalmente de grafito. Permanecen fijas, sin realizar movimiento alguno, y al deslizar sobre ellas el colector de delgas, se efectúa el contacto eléctrico entre el devanado inducido y los bornes de conexión de la máquina con el exterior.
Principios Fundamentales del Electromagnetismo
El funcionamiento de las máquinas eléctricas se rige por leyes fundamentales del electromagnetismo:
Ley de Faraday
La fuerza electromotriz (f.e.m.) inducida es el valor de la variación del flujo magnético en el tiempo.
Ley de Lenz
El sentido de una f.e.m. inducida es tal que se opone a la causa que la produce.
Tipos de Conexiones en Motores de Corriente Continua
Los motores de corriente continua se clasifican según la forma en que se conectan sus devanados:
Motores Compuestos
Los motores compuestos combinan características de los motores serie y derivación, utilizando dos bobinas independientes en el inductor.
Conexión Compuesta Corta
En esta configuración, el inductor está formado por dos bobinas independientes: una en paralelo con el devanado inducido y otra en serie con el conjunto formado por el devanado inducido y el inductor en paralelo.
Conexión Compuesta Larga
Aquí, el inductor está formado por dos bobinas independientes: una en serie con el devanado inducido y otra en paralelo con el conjunto formado por el inducido y el inductor en serie.
Motores de Corriente Continua según su Conexión
La elección del tipo de motor de corriente continua depende de la aplicación y las características de par-velocidad requeridas:
Motores en Derivación (Shunt)
Los motores en derivación son motores muy estables que apenas dependen de la carga. Se utilizan cuando no se requiere un par elevado a bajas velocidades y no se producen grandes cargas. Si la carga desaparece, el motor apenas varía su velocidad. Se emplean comúnmente para máquinas-herramientas.
Motores Serie
Los motores serie desarrollan un elevado par motor de arranque. Si disminuye la carga, disminuye la intensidad absorbida y el motor aumenta su velocidad. No deben trabajar en vacío, pues el motor sin carga es inestable. Se aplican en aquellos casos en que se necesita un elevado par de arranque a bajas velocidades y un par reducido a altas velocidades. Se utilizan, por ejemplo, en tranvías y locomotoras.