Encontrar motores de corriente continua (CD) en muchos electrodomésticos portátiles, automóviles y tipos de equipos industriales es bastante común. En este artículo, vamos a entender lógicamente el funcionamiento y la construcción de un motor CD comercial.
Parte 1: El Motor CD más sencillo
Vamos a comenzar con el motor CD más sencillo posible. Su aspecto es así:
El estator proporciona un campo magnético constante y la armadura, que es la parte giratoria, es una bobina simple. La armadura está conectada a una fuente de alimentación CD a través de un par de anillos conmutadores. Cuando la corriente fluye a través de la bobina, se induce una fuerza electromagnética en ella según la ley de Lorentz. Por lo tanto, la bobina comenzará a girar.
Observarás que a medida que la bobina gira, los anillos conmutadores se conectan con la fuente de alimentación de polaridad opuesta. Como resultado, en el lado izquierdo de la bobina la electricidad siempre fluirá hacia afuera y en el lado derecho la electricidad siempre fluirá hacia adentro. Esto asegura que la acción del par también sea en la misma dirección durante todo el movimiento. Por lo tanto, la bobina seguirá girando.
Sin embargo, si observas de cerca la acción del par en la bobina, notarás que cuando la bobina está casi perpendicular al flujo magnético, la acción del par es casi cero. Como resultado, habrá un movimiento irregular del rotor si ejecutas un motor CD de este tipo.
Parte 2: Solución al problema
Aquí está el truco para superar este problema: añade una vuelta más al rotor con un par de conmutadores separados. En este arreglo, cuando la primera vuelta está en posición vertical, la segunda vuelta estará conectada a la fuente de alimentación. De esta manera, siempre habrá una fuerza motriz en el sistema. Además, cuantas más vueltas haya, más suave será la rotación del motor.
En un motor práctico, las vueltas de la armadura se colocan dentro de ranuras de capas de acero altamente permeable. Esto mejorará la interacción del flujo magnético. Los cepillos de conmutación con resorte ayudan a mantener el contacto con la fuente de alimentación. Un imán permanente se utiliza como polo estator solo para motores CD muy pequeños, generalmente se utiliza un electroimán. La bobina de campo del electroimán se alimenta desde la misma fuente de alimentación CD.
Las bobinas de campo pueden conectarse a los devanados del rotor de dos formas diferentes: en paralelo o en serie. El resultado son dos tipos diferentes de construcciones de motor CD: un motor en derivación y un motor en serie. El motor en serie tiene un buen par de arranque, pero su velocidad disminuye drásticamente con la carga. El motor en derivación tiene un par de arranque bajo, pero es capaz de funcionar a una velocidad casi constante independientemente de la carga que actúe sobre el motor.
Parte 3: La Característica Única del Motor CD
A diferencia de otras máquinas eléctricas, los motores CD presentan una característica única: la producción de una fem de retroceso. Un bucle giratorio en un campo magnético producirá una fem de acuerdo con el principio de inducción electromagnética. Lo mismo ocurre con los bucles de armadura giratorios. Se inducirá una fem interna que se opondrá al voltaje de entrada aplicado. La fem de retroceso reduce la corriente de la armadura en gran medida. La fem de retroceso es proporcional a la velocidad del rotor.
Al encender el motor, la fem de retroceso es demasiado baja, lo que hace que la corriente de la armadura sea demasiado alta, lo que resulta en la quema del rotor. Por lo tanto, es necesario un mecanismo de arranque adecuado que controle el voltaje de entrada aplicado. En motores CD grandes, una de las variaciones interesantes es el motor universal, que es capaz de funcionar con fuentes de alimentación tanto de corriente alterna como de corriente continua.
Si deseas obtener más información sobre el motor universal, te invitamos a consultar el próximo artículo. ¡Gracias!
