Motor de corrente continua

 Introdución

Os motores eléctricos de corrente continua son convertedores electro-mecánicos rotativos de enerxía que debido ós fenómenos de indución e de par electromagnético, transforman enerxía eléctrica, de natureza continua, en enerxía mecánica.

Os primeiros motores eléctricos feitos no século XIX por Michael Faraday e Zénobe Gramme, foron de corrente continua.

En xeral, os motores de corrente continua son semellantes na súa construción ós xeradores. De feito poderíanse describir como xeradores que funcionan ó revés.

Funcionamento 

O funcionamento de un motor de corrente continua basease na forza que se produce sobre un condutor eléctrico percorrido por unha intensidade de corrente eléctrica segundo a seguinte expresión:

F= B X L X I na que:

B é a indución do campo magnético (teslas).

l é a lonxitude do condutor cortado polas liñas do campo magnético (metros).

I é a intensidade que percorre ao condutor (amperios). F é a forza que se produce sobre o condutor (newton).

Para coñecer a dirección da forza aplícase a regra da man esquerda.

Estrutura 

Estator: Tamén chamada carcasa, culata ou xugo, é a parte fixa que dá soporte mecánico ó aparato. No seu interior, suxeitos mediante parafusos á carcasa e regularmente distribuídos, encóntranse en número par os polos indutores. Nos motores pequenos, estes polos poden ser imáns permanentes. Pero o máis habitual é que estean constituídos por un núcleo ferromagnético cunhas expansións nos seus extremos, arredor do cal hai unhas bobinas, que constitúen o debandado indutor, xeralmente de fío de cobre illado. Estas bobinas, ó ser alimentados por unha corrente continua, xeran un campo indutor da máquina, presentando alternativamente polaridades norte e sur (sempre debe haber un número par de polos). Nas máquinas de certa potencia encóntranse distribuídos alternativamente entre estes, outros polos auxiliares o de conmutación, macizos e sen expansións, a súa misión é facilitar a conmutación e evitar a xeración de chisporroteo no contacto entre as delgas do colector e as vasoiras.

Rotor: feito con chapas de aceiro con baixo contido en silicio de 0,5 mm de espesor, illadas unhas de outras por unha capa de verniz ou de óxido, está montada sobre o eixo da máquina. Na súa superficie externa ten practicadas unhas rañuras dunha certa inclinación respecto a súa xeratriz onde van aloxadas as bobinas do debandado inducido da máquina, xeralmente de fío de cobre illado.

Colector de delgas: Vai montado sobre o eixo de xiro e debe dispor de tantas delgas como bobinas ten o debandado inducido, cada delga está unida electricamente ó punto de conexión dunha bobina ca outra. As delgas están fabricadas con cobre de elevada pureza e están separadas unhas de outras por unhas delgadas películas de mica que as mantén illadas.

Vasoiras: Son os elementos que aseguran o contacto eléctrico entre as delgas do colector e o circuíto de corrente continua exterior. Están fabricadas de carbón (grafito) e permanentemente están rozando sobre o colector, van suxeitas cun colar portavasoiras que mantén a presión prevista mediante elementos elásticos para asegurar que o contacto sexa o adecuado, por iso se produce un desgaste progresivo que acurta a súa vida útil, tendo que substituílas cada certo tempo. As vasoiras conéctanse ca placa de bornes da máquina.

Entreferro: Chámase así o espazo que hai entre o estator e o rotor, é imprescindible que exista para evitar o rozamento entre ámbolos dous, aínda que debe ser o menor posible, xa que o aire presenta unha elevada relutancia magnética, e se o entreferro fose moi amplo debilitaríase o campo magnético indutor.

Fases do funcionamento

Distínguense varias fases polo que un motor de corrente continua pasa:

Arranque: o motor empeza a xirar partindo do repouso, neste momento o motor ten exercer o seu par máximo para permitir o movemento e sucesivo funcionamento normal, no momento do arranque e cando o motor consume máis corrente debido a este par máximo. Esta corrente absorbida pode ser prexudicial para os debandados xa que se fose moi elevada podería chegar a queimar os debandados.

Aceleración: despois do arranque o motor xira aumentando de velocidade ata chegar a un réxime de funcionamento, a corrente absorbida neste momento vai diminuíndo a medida que o motor alcanza a súa velocidade de traballo.

Funcionamento en réxime nominal: o motor chegou a súa velocidade normal de traballo ó igual que o seu consumo, que diminúe considerablemente comparado ao momento do arranque.

Estabilidade

Despois de acadar o réxime nominal, os parámetros de funcionamento do motor pódense modificar de forma inesperada, debido a perdas de carga, etc. Para que o motor se comporte de modo estable é preciso que responda a estas variacións de modo que trate de anulalas, para recuperar o réxime nominal. De non ser así, dise que o sistema é inestable, é dicir, cando tras producirse unha acción que modifica os parámetros, estes continúan separándose máis e máis dos seus valores nominais.

Polo tanto cando se produce un aumento brusco da velocidade o motor estable responde cun par motor inferior ó resistente, para tratar de reducir a velocidade e así recuperar o réxime nominal. Se o motor fose inestable o par motor sería maior que o resistente co que aumentaría progresivamente a velocidade, embalándose o motor.

Se as variacións de réxime son no sentido de diminuír a velocidade, un motor estable responde aumentando o seu par motor fronte ó resistente para tratar de corrixir a velocidade e recuperar o réxime nominal de traballo.

Inversión de xiro

O motor pode funcionar en ámbolos dous sentidos de xiro, para o que é necesario intercambiar as conexións dos dous debandados.

Lembremos que o sentido do par motor depende da polaridade do campo magnético e do sentido da corrente do inducido; se invertemos as conexións do inducido, invertemos o sentido da corrente nel, e se o facemos no indutor inverteremos a polaridade do campo magnético.

Se se cambia o sentido de xiro co motor detido, non importa cal sexa o debandado no que se permutan as conexións, pero se o cambio de sentido de xiro se realiza co motor en marcha, é necesario que sexa o debandado inducido o que cambie de conexión, porque se se fixera co bobinado indutor, a máquina quedaría durante un instante sen excitación, o que provocaría o embalamento do motor.

Tipos de freados 

Freado dinámico: faise funcionar o motor como xerador, transformando a enerxía mecánica de rotación en enerxía eléctrica, que pode ser inmediatamente consumida en unhas resistencias conectadas para este fin (freado reostático), ou cedese a rede de alimentación eléctrica (freado rexenerativo). Freado en contramarcha: precisase inverter o sentido do par electromagnético mentres o motor está en marcha

Logotipo da Galipedia.