Motores de Corriente Continua (CC): Principios de Funcionamiento y Clasificación Detallada

Funcionamiento del Motor de Corriente Continua (CC)

El rotor de un motor de corriente continua (CC) recibe la corriente eléctrica a través del contacto establecido entre las escobillas y el conmutador (también conocido como colector de delgas). Las escobillas permanecen fijas, mientras que el conmutador gira libremente junto con el rotor.

Cuando la corriente fluye a través del devanado del rotor, sus polos magnéticos son atraídos y repelidos por los polos del devanado del estator (parte fija del motor). Este juego de fuerzas provoca que el rotor se mueva hasta que, por ejemplo, el polo norte del rotor se alinee con el polo sur del estator.

Sin embargo, en el instante en que los polos del rotor se alinean con los del estator, el conmutador, al girar, modifica los contactos con las escobillas. Este cambio invierte el sentido de la corriente que llega al devanado del rotor, lo que a su vez invierte la polaridad de los polos del rotor. Al modificarse la polaridad, los polos del rotor ahora son repelidos por los polos de igual signo del estator, forzando al rotor a continuar su movimiento de giro.

Este proceso se repite continuamente: cada vez que los polos del devanado del rotor se alinean con los polos opuestos del estator fijo, el contacto entre escobillas y conmutador invierte el sentido de la corriente, asegurando que el rotor sea constantemente impulsado a seguir girando.

Clasificación de los Motores de Corriente Continua (CC)

Los motores de corriente continua se clasifican principalmente según la forma en que sus bobinas inductoras (de campo o estator) y bobinas inducidas (de armadura o rotor) están conectadas entre sí:

Motor de Excitación Independiente

• El devanado inductor (campo) y el devanado inducido (armadura) se alimentan de dos fuentes de energía independientes.

Motor Serie

En este tipo de motor, los devanados del inductor y del inducido se encuentran conectados en serie. Esta conexión forma un circuito en serie donde la intensidad de corriente absorbida por el motor al conectarlo a la red (también conocida como corriente de carga) es la misma tanto para la bobina inductora (del estator) como para la bobina inducida (del rotor), es decir, I_inducido = I_excitación.

Características del Motor Serie:

• Puede desarrollar un elevado par motor de arranque, lo que significa que justo al iniciar su funcionamiento, el par es muy alto.
• Si la carga del motor disminuye, la corriente absorbida también disminuye, lo que provoca un aumento significativo de su velocidad. Esta característica puede ser peligrosa, ya que en vacío el motor se vuelve inestable y su velocidad puede aumentar bruscamente.
• Sus bobinas inductoras suelen tener pocas espiras, pero de gran sección.

Motor Shunt o de Derivación

En el motor Shunt, las bobinas inductoras van conectadas en paralelo (en derivación) con las bobinas inducidas. De este modo, de toda la corriente absorbida (I_absorbida) por el motor, una parte (I_i) circula por las bobinas inducidas y la otra (I_exc) por las inductoras. El circuito de excitación (inductor) está a la misma tensión que el inducido.

Características del Motor Shunt:

• En el arranque, el par motor es menor en comparación con el motor serie.
• Si la corriente absorbida disminuye y el motor trabaja en vacío, la velocidad de giro nominal apenas varía, lo que lo hace más estable que el motor serie.
• Cuando el par motor aumenta, la velocidad de giro apenas disminuye, mostrando una regulación de velocidad superior.

Motor Compound

El motor Compound es una combinación del motor serie y el motor shunt. Consta de dos devanados inductores: uno está conectado en serie con el devanado inducido, mientras que el otro está en paralelo con él. Una parte de la corriente absorbida circula por las bobinas inducidas (I_i) y, por ende, por una de las bobinas inductoras (la serie); mientras que el resto de la corriente (I_exc) recorre la otra bobina inductora (la paralela).

Características del Motor Compound:

• Se caracteriza por tener un elevado par de arranque, similar al motor serie.
• A diferencia del motor serie, no corre el peligro de ser inestable cuando trabaja en vacío.
• Puede llegar a alcanzar un número de revoluciones muy alto, combinando ventajas de ambos tipos.