Motores de Corriente Continua: Composición, Conexión y Propiedades Esenciales

Constitución y Funcionamiento del Motor de Corriente Continua (CC)

Un motor de corriente continua (CC) es una máquina eléctrica que transforma la energía eléctrica en energía mecánica, utilizando la interacción de campos magnéticos. Su estructura fundamental se compone de dos partes principales:

1. Estator: El Campo Magnético Fijo

• El estator es la parte fija del motor. En muchos motores de CC, especialmente los más pequeños, el estator está compuesto por imanes permanentes que crean el campo magnético estacionario.
• En motores de CC de mayor tamaño, este campo magnético se genera mediante devanados de excitación de campo, que son bobinas por las que circula corriente eléctrica.

Nota: Un devanado es un conjunto de espiras de cable conductor enrolladas con un propósito específico dentro de un motor, como generar un campo magnético o conducir corriente.

2. Rotor (Inducido): La Parte Giratoria

• El rotor, también conocido como inducido, es el dispositivo que gira en el centro del motor. Está compuesto por arrollados de cable conductores (el devanado del inducido) por los que circula corriente continua.
• Esta corriente continua es suministrada al rotor a través de las escobillas, que son contactos deslizantes, generalmente fabricadas de carbón, que hacen contacto con el colector.

Tipos de Conexión de Motores de Corriente Continua

Los motores de corriente continua se pueden conectar de tres formas principales, cada una con características de rendimiento distintas:

Función del Colector en Motores de CC

• Un colector es un componente esencial en los motores de corriente continua. Su función principal es transmitir continuamente energía eléctrica, señales o datos desde una fuente estacionaria (las escobillas) a un destino rotativo (el devanado del inducido), o viceversa. En los motores de CC, el colector invierte la dirección de la corriente en el devanado del inducido para mantener el par motor en una dirección constante.

El Inductor y sus Componentes

En el contexto de un motor eléctrico, el término inductor se refiere a la parte que genera el campo magnético principal. Un inductor o bobina es un componente pasivo de un circuito eléctrico que, debido al fenómeno de la autoinducción, almacena energía en forma de campo magnético.

Partes Principales del Inductor:

• Devanado Inductor: Es el conjunto de espiras destinado a producir el flujo magnético cuando es recorrido por la corriente eléctrica.
• Culata: Es una pieza de sustancia ferromagnética, no rodeada por devanados, y destinada a unir los polos de la máquina, cerrando el circuito magnético.
• Pieza Polar: Es la parte del circuito magnético situada entre la culata y el entrehierro, incluyendo el núcleo y la expansión polar.
• Núcleo: Es la parte del circuito magnético rodeada por el devanado inductor.
• Expansión Polar: Es la parte de la pieza polar próxima al inducido y que bordea el entrehierro, ayudando a distribuir el flujo magnético de manera uniforme.
• Polo Auxiliar o de Conmutación: Es un polo magnético suplementario, provisto o no de devanados, y destinado a mejorar la conmutación (el proceso de inversión de corriente en el inducido). Suelen emplearse en máquinas de mediana y gran potencia.

Características Clave de los Motores de Corriente Continua Según su Conexión

A continuación, se detallan las características principales de los motores de corriente continua según su tipo de conexión:

Motor de Corriente Continua en Paralelo (Shunt)

• La resistencia del bobinado inductor principal (de campo) es muy grande.
• Son adecuados para aplicaciones donde se necesita una velocidad constante a cualquier ajuste del control o en los casos en que es necesario un rango apreciable de velocidades.
• El bobinado inductor principal está conectado en derivación o paralelo con el circuito formado por los bobinados inducido e inductor auxiliar.

Motor de Corriente Continua Compound (Compuesto)

• La excitación es originada por dos bobinados inductores independientes: uno dispuesto en serie con el bobinado inducido y otro conectado en derivación (paralelo) con el circuito formado por los bobinados inducido, inductor serie e inductor auxiliar.
• Poseen un campo serie que se suma al bobinado del campo shunt. Este campo serie, que consiste en pocas vueltas de un alambre grueso, se conecta en serie con la armadura y lleva la corriente de armadura.
• El flujo del campo serie varía directamente a medida que la corriente de armadura varía, y es directamente proporcional a la carga, lo que les confiere una combinación de las características de los motores serie y paralelo.

Motor de Corriente Continua en Serie

• Tiende a embalarse (aumentar excesivamente su velocidad) cuando funciona en vacío, debido a que la velocidad de un motor de corriente continua aumenta al disminuir el flujo inductor y, en el motor serie, este disminuye al aumentar la velocidad, puesto que la intensidad en el inductor es la misma que en el inducido. Por ello, no deben operar sin carga.
• La potencia es casi constante a cualquier velocidad, lo que los hace ideales para aplicaciones que requieren un alto par de arranque.
• Les afectan poco las variaciones bruscas de la tensión de alimentación, ya que un aumento de esta provoca un aumento de la intensidad y, por lo tanto, del flujo y de la fuerza contraelectromotriz, estabilizándose la intensidad absorbida.