Motores corriente continua

Motor corriente continua (CC)

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Funcionamiento del motor CC

El motor de corriente continua es un dispositivo electrónico que transforma la energía eléctrica en energía electromotriz (Ley de Maxwell). Esta energía electromotriz es una fuerza mecánica que se usa para producir movimiento, gracias a un sistema de engranajes externos.

El funcionamiento de este tipo de motores es el resultado de hacer circular corriente por un campo magnético, que se ve sometido a una fuerza mecánica, conocida como energía electromotriz. Por este motivo, el giro de los motores de CC se basa en la alineación de dos campos magnéticos.

Cabe destacar que la fuerza que ejercerá un motor CC será proporciona a la intensidad del campo magnético y al número de conductores que sean recorridos por la corriente. Por ello en el motor disponemos de un bobinado de espiras de cobre, con el objetivo de aumentar el campo magnético y, por tanto, la fuerza del motor. Cuando dejamos pasar la corriente por la espira del rotor, se genera un campo magnético. El desfase angular entre ambos campos provoca un giro del motor hasta que ambos campos se consigan alinear. Esta búsqueda de alineación de los campos magnéticos es lo que permite el giro del eje del motor.

Sin embargo, cuando ambos campos magnéticos se consiguen alinear, a priori, el motor debería de parar. Para que el motor pueda realizar su giro de manera continuada, es necesario invertir uno de los campos magnéticos e invertir el sentido de la corriente que atraviesa el motor.

Para poder invertir el sentido de la corriente, los contactos que alimentan la espira del motor están constituidos por un anillo partido que desliza sobre unos contactos eléctricos que rozan con el mismo, transmitiendo la electricidad. Este anillo es denominado colector de delgas, mientras que, a los contactos deslizantes, se conocen como escobillas. Cuando las escobillas superan un cierto ángulo, éstas cambiarán de una delga a la siguiente, provocando así, la inversión de la corriente en la espira.

Una de las principales ventajas de este sistema es que la sincronización es siempre perfecta, sin importar la velocidad y el par del motor, ya que lo que marca la inversión de giro es el propio ángulo. Sin embargo, el rozamiento que se produce en el interior del motor, provoca que estos se desgasten más rápido. Para poder controlar tanto la velocidad y dirección de los motores CC, es necesario el uso de un shield o controlador de motores.

Partes de un motor CC

♦ Estátor: Es la parte fija del motor cuyo objetivo es la creación del campo magnético que permitirá el giro del motor. En su interior se encuentran alojados dos polos inductores, sujetos por tornillos en la carcasa. Alrededor de los polos encontramos unas bobinas de hilo de cobre, que constituyen el devanado principal y que al ser alimentados por una corriente generan un campo inductor (con polaridades opuestas, es decir, norte y sur). El estátor interactúa con la armadura móvil para producir par motor en el eje de la máquina.
♦ Rotor: Es la parte móvil del motor, junto con el estátor proporciona el par para mover la carga. En su carcasa, consta de un conjunto de bobinas inducidas, de hilo de cobre enrolladas al núcleo de hierro del rotor.
♦ Colector de delgas: Son un conjunto de láminas de cobre en forma de anillo, aisladas entre sí por películas de mica y que están unidas eléctricamente a las bobinas inducidas. Cabe destacar que hay tantas delgas como bobinados inducidos. El colector de delgas permite conducir la electricidad hasta las bobinas.
♦ Escobillas: Son los elementos que aseguran el contacto eléctrico entre las delgas del colector y el circuito de corriente continua exterior, suministrando la corriente eléctrica a las bobinas. Están fabricadas de carbón (grafito), an sujetas en un collarín portaescobillas que mantiene la presión prevista mediante elementos elásticos para asegurar que el contacto sea el adecuado. Dado que se desgasta mucho debido al alto rozamiento, las escobillas necesitan ser sustituidas cada cierto tiempo.
♦ Carcasa: Tapa que se emplea para cerrar uno de los extremos del cuerpo o carcasa del motor. En su cara interna se encuentran situadas las escobillas de forma fija.
♦ Caja de Bornes: Caja que resguarda las conexiones del motor y va montada arriba o por un lado, es parte del diseño del motor y es para hacer las conexiones con los cables de alimentación de electricidad.

Aplicaciones de los motores CC

Los motores CC son dispoitivos ampliamente usados en el sector de la industria, sin embargo, con el auge de los motores de corriente (AC), estos pronto llegaron a ser los favoritos de la industria. A pesar de la predominancia de los motores AC trifásicos, los motores DC tienen ventajas en ciertas aplicaciones industriales y podemos destacar aplicaciones como:

. Máquinas operatrices
. Trenes de laminación
. Industria de papel
. Máquinas extractoras
. Trenes Konti

Perdidas de energía de las máquinas rotativas

Culaquier máquina rotativa se calienta, debido a que parte de la energía del giro se transforma en calor, debido a diferente circunstancia e interacciones entre los diferentes componentes. Por lo tanto, al existir pérdidas en forma de calor, la potencia que desarrollará la máquina (potencia útil) será menor que la potencia que absorba. Dentro de las pérdidas podemos distinguir:

♦ Pérdidas mecánicas: Son debidas al rozamiento entre los diferentes componentes móviles de la máquina rotativa cuando se produce el giro (el rozamiento entre las escobillas y el colector).

♦ Pérdidas en el cobre (efecto Joule): Se denominan así a las pérdidas en los conductores de los circuitos eléctricos de la máquina. Son debidas al efecto Joule, Si por un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor debido al choque que sufren los electrones con las moléculas del conductor por el que circulan elevando la temperatura del mismo. Por ello, es imprescindible la instalación de ventiladores en la mayoría de las máquinas que disminuya el calor generado y evite el calentamiento excesivo de los diferentes dispositivos.

♦ Pérdidas en el hierro: Estas pérdidas se producen en el circuito magnético, formado por un núcleo de hierro. Estas pérdidas dependen del flujo magnético y el flujo solo varía con la tensión. Las pérdidas de hierro pueden ser de dos tipos: pérdidas por histérisis, debidas a la magnetización del hierro o las pérdidas por corriente de Foucault, debidas a las corrientes inducidas sobre el material ferromagnético como consecuencia de estar sometido a un campo magnético variable con el tiempo.