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• Josef Chinchay Yajahuanca

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Motor de Corriente Continua Los motores de corriente continua son los más comunes y económicos, se pueden encontrar en la mayoría de los juguetes a pilas, constituidos, por lo general, por dos imanes permanentes fijados en la carcasa y una serie de bobinados de cobre ubicados en el eje del motor que habitualmente suelen ser tres y a su vez son ampliamente usados a nivel industrial. Los motores de corriente continua permiten un amplio rango de velocidad y pueden proporcionar un alto par-motor con control más sencillo y económico que cualquier motor de corriente alterna (1). Un motor de corriente continua es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica, provocando un movimiento rotatorio, gracias a la acción del campo magnético. se compone principalmente de dos partes. Algunas aplicaciones especiales de estos motores son los motores lineales, cuando ejercen tracción sobre un riel, o bien los motores de imanes permanentes. Los motores de corriente continua también se utilizan en la construcción de servomotores y motores paso a paso (2). Las Principales Partes Son: a) Estátor: Parte fija del motor responsable del establecimiento del campo magnético de excitación. En su interior se encuentran distribuidos, en número par, los polos inductores, sujetos mediante tornillos a la carcasa, están constituidos por un núcleo y por unas expansiones en sus extremos. Alrededor de los polos se encuentran unas bobinas, que constituyen el devanado inductor, generalmente de hilo de cobre aislado, que, al ser alimentados por una corriente continua, generan el campo inductor de la máquina, presentando alternativamente polaridades norte y sur. b) Rotor: Parte móvil del motor, que proporciona el par para mover la carga. Consta de un conjunto de bobinas denominadas bobinas inducidas que van arrolladas sobre las ranuras de un núcleo de hierro que recibe el nombre de inducido.

c) Colector del gas: Conjunto de láminas de cobre, aisladas entre sí, que forman el colector y a las cuales se sueldan los extremos de las bobinas inducidas. El conjunto se monta sobre un eje y está apoyado sobre cojinetes. d) Escobillas de grafito: Se encuentran montadas sobre las portas escobillas, están en contacto permanente con el colector y suministran la corriente eléctrica a las bobinas inducidas. e) Entrehierro: Es el espacio situado entre el estátor y el rotor, es por donde el flujo magnético pasa de uno a otro. Algunos motores además incorporan polos de conmutación, rodeados por unas bobinas conectadas en serie con el devanado inducido y recubiertas de una película aislante para evitar cortocircuitos (2).

Funcionamiento Cuando la corriente pasa a través del rotor de un motor de corriente continua, se genera un par de fuerzas por la reacción magnética, y el rotor gira. La acción del conmutador y de las conexiones de las bobinas del campo de los motores son exactamente las mismas que usan los generadores. La revolución del rotor induce un voltaje en las bobinas de ésta. Este voltaje es opuesto en la dirección al voltaje exterior que se aplica a el rotor, y de ahí que se conozca como voltaje inducido o fuerza contraelectromotriz.

Cuando el motor gira más rápido, el voltaje inducido aumenta hasta que es casi igual al aplicado. La corriente entonces es pequeña, y la velocidad del motor permanecerá constante siempre que el motor no esté bajo carga y tenga que realizar otro trabajo mecánico que no sea el requerido para mover el rotor. Bajo carga, el rotor gira más lentamente, reduciendo el voltaje inducido y permitiendo que fluya una corriente mayor en el rotor. El motor puede así recibir más potencia eléctrica de la fuente, suministrándola y haciendo más trabajo mecánico. La velocidad a la que funciona un motor depende de la intensidad del campo magnético que actúa sobre el rotor, así como de la corriente de ésta. Cuanto más fuerte es el campo, más bajo es el grado de rotación necesario para generar un voltaje inducido lo bastante grande como para contrarrestar el voltaje aplicado. Por esta razón, la velocidad de los motores de corriente continua puede controlarse mediante la variación de la corriente del campo. Los carbones cierran el circuito de la fuente con las dos delgas y la espira conectada a ellas, de esta forma circula corriente por las espiras, como esto ocurre dentro de un campo magnético, aparecen fuerzas sobre las espiras y el rotor comienza a girar (3).

Características Cuando la bobina del rotor recibe alimentación C.C., se genera un par de giro, de esta forma en el proceso del arranque del motor C.C. el rotor comienza a acelerarse hasta alcanzar las revoluciones nominales. Técnicamente en el proceso de funcionamiento del motor de C.C., la bobina del rotor en su movimiento giratorio corta las líneas del campo magnético generadas en el estátor, lo que provoca que se induzca en el bobinado del rotor una f.e.m. Según la ley de Lenz, el sentido de la f.e.m. se opone a la causa que la provocó, es decir, se opone a la corriente del inducido y a la tensión de alimentación del motor. Esta f.e.m. es denominada fuerza contraelectromotriz f.c.e.m. y produce el efecto de limitar la corriente del inducido (bobina del rotor). Existe una fórmula matemática para explicar este fenómeno (4).

Tipos de Motores de Corriente Continua Motor Serie: Tipo de motor eléctrico de corriente continua en el cual el devanado de campo (campo magnético principal) se conecta en serie con la armadura. Este devanado está hecho con un alambre grueso porque tendrá que soportar la corriente total de la armadura. Estos motores desarrollan un par de arranque muy elevado y pueden acelerar cargas pesadas rápidamente. Motor Shunt o Motor Paralelo: Motor de corriente continua cuyo bobinado inductor principal está conectado en derivación con el circuito formado por los bobinados inducidos e inductor auxiliar. Al igual que en las dinamos shunt, las bobinas principales están constituidas por muchas espiras y con hilo de poca sección, por lo que la resistencia del bobinado inductor principal es muy grande. Motor Compound: Motor de corriente continua cuya excitación es originada por dos bobinados inductores independientes; uno dispuesto en serie con el bobinado inducido y otro

conectado en derivación con el circuito formado por los bobinados inducido, inductor serie e inductor auxiliar. Los motores compound se conectan normalmente de esta manera y se denominan como compound acumulativo (5). Tipos de conexión de un motor de Corriente Continua Existen 4 formas de conexión del bobinado de excitación respecto al inducido.

a) Motor de excitación independiente. Como podemos observar en el dibujo, los dos devanados son alimentados con fuentes diferentes. Tiene las mismas ventajas que un motor conectado en shunt, pero con más posibilidades de regular su velocidad. b) Motor de excitación en derivación o shunt. Como podemos observar, el devanado de excitación está conectado en paralelo al devanado del inducido. Se utiliza en máquinas de gran carga, ya sea en la industria del plástico, metal, etc. Las intensidades son constantes y la regulación de velocidad se consigue con un reostato regulable en serie con el devanado de excitación. c) Motor de excitación en serie. La conexión del devanado de excitación se realiza en serie con el devanado del inducido, como se puede observar en el dibujo. El devanado de excitación llevará pocas espiras y serán de una gran sección. Los motores de excitación en serie se usan para situaciones en los que se necesita un gran par de arranque como es el caso de tranvías, trenes, etc. La velocidad disminuye cuando aumenta la intensidad. d) Motor de excitación compuesta o compound.

La conexión del devanado de excitación se realiza en serie con el devanado del inducido, como se puede observar en el dibujo. El devanado de excitación llevará pocas espiras y serán de una gran sección. Los motores de excitación en serie se usan para situaciones en los que se necesita un gran par de arranque como es el caso de tranvías, trenes, etc. La velocidad es regulada con un reostato regulable en paralelo con el devanado de excitación. La velocidad disminuye cuando aumenta la intensidad (6). Principales aplicaciones del motor de corriente continua a) Trenes de laminación reversibles: Los motores deben de soportar una alta carga. Normalmente se utilizan varios motores que se acoplan en grupos de dos o tres. b) Trenes Konti: Son trenes de laminación en caliente con varios bastidores. En cada uno se va reduciendo más la sección y la velocidad es cada vez mayor. c) Cizallas en trenes de laminación en caliente: Se utilizan motores en derivación. d) Industria del papel: Además de una multitud de máquinas que trabajan a velocidad constante y por lo tanto se equipan con motores de corriente continua, existen accionamientos que exigen par constante en un amplio margen de velocidades. e) Otras aplicaciones son las máquinas herramientas, máquinas extractoras, elevadores, ferrocarriles. f) Los motores desmontables para papeleras, trefiladoras, control de tensión en máquinas bobinadoras, velocidad constante de corte en tornos grandes. g) El motor de corriente continua se usa en grúas que requieran precisión de movimiento con carga variable (cosa casi imposible de conseguir con motores de corriente alterna) (7).

Referencias Bibliográficas 1. Menéndez Martínez A. Fundamentos de tecnología electrónica. Volumen I: la corriente continua. Madrid: Editorial Tébar Flores; 2012. 2. Lobosco Orlando S, Pereira da Costa Días J, Oliver D. Selección y aplicación de motores eléctricos. Marcombo, 1990. 3. Hernández Martín J. Electricidad: fundamentos y problemas de electrostática, corriente continua, electromagnetismo y corriente alterna. Madrid: RA-MA Editorial; 2014. 4. Pozueta R. Máquinas de corriente continua. 2018. 5. Viloria, J. Motores de corriente continua. Ediciones Paraninfo, SA, 2014. 6. Análisis práctico de circuitos eléctricos: corriente continua y alterna 2a. ed. Málaga: Editorial ICB; 2012. 7. Cova Walter J, et al. Motores de CC en aplicaciones de robótica-metodología e instrumentación para la identificación de sus parámetros. 2006.