Fundamentos y Clasificación Detallada de los Motores de Corriente Continua (Motores DC)

El Motor de Corriente Continua (Motor de CC)

El motor de corriente continua (CC) es una máquina eléctrica dinámica, caracterizada por la existencia de movimiento relativo entre sus componentes principales. Esta configuración implica la presencia de un estator (parte fija, que actúa como inductor) y un rotor (parte móvil, que actúa como inducido). Como todo motor, su función esencial es la conversión de energía eléctrica en energía mecánica.

Principio de Funcionamiento del Motor DC

El funcionamiento de un motor de CC se basa en la interacción de campos magnéticos y conductores por los que circula corriente:

• Al aplicar corriente continua (CC) al devanado del estator, esta genera un campo magnético fijo en torno al devanado del estator (análogo a un imán).
• De manera similar, se aplica CC a las múltiples bobinas del rotor. La eficiencia del motor mejora significativamente en función del número de espiras y bobinas utilizadas.
• En lugar de anillos rozantes continuos, se utiliza un colector, que es un anillo segmentado. Cada una de las dos escobillas que posee estará en contacto con un segmento, asegurando la conmutación de la corriente. El número de segmentos es proporcional al número de espiras por dos.
• El movimiento se produce en base a la Ley de Lorentz y la Regla de la Mano Derecha, lo que resulta en un par de fuerzas y el movimiento de rotación.
• Debido a que las bobinas recorridas por CC están en movimiento dentro de un campo magnético, se induce una Fuerza Contra Electromotriz (FCEM), cuya dirección se determina por la Regla de la Mano Izquierda (o Ley de Lenz, que se opone a la causa que la produce).

Clasificación de los Motores de Corriente Continua

Los motores de CC se clasifican en diferentes tipos según la forma en que se conectan los devanados del rotor (inducido) y del estator (inductor).

1. Máquina de Excitación Independiente

Tanto el rotor como el estator se alimentan con CC, pero provienen de fuentes de alimentación separadas e independientes.

Este tipo de conexionado es poco frecuente fuera de los laboratorios, ya que requiere dos fuentes de CC. Se utiliza principalmente para la caracterización y obtención de las curvas de rendimiento del motor, pero no es de uso industrial habitual.

2. Motor de Tipo Serie

En el motor serie, el devanado del estator se conecta en serie con el devanado del rotor.

Características clave:

• Con poca velocidad, desarrolla un par motor muy alto. Se utiliza, por ejemplo, en sistemas de tracción (como el metro) debido a su elevado par de arranque.
• A este motor no se le puede hacer funcionar en vacío, ya que la velocidad que alcanzaría se dispararía (disparo de velocidad), pudiendo causar la rotura de la máquina.
• La transmisión de movimiento no debe hacerse con correas, sino con engranajes. Si una correa se rompiera, el motor quedaría sin carga, se dispararía la velocidad y el motor se rompería.

3. Motor de Tipo Paralelo (Shunt o Derivación)

En la configuración Shunt, se aplica la misma tensión al rotor y al estator, ya que el devanado del estator se conecta en paralelo (derivación) con el devanado del rotor.

El componente etiquetado como RCP (Resistencia de Control de Potencia o Resistencia de Campo) se utiliza para controlar la intensidad en el inductor, siendo fundamental en las maniobras de arranque.

Ventajas:

• Este motor no tiene problemas con el funcionamiento en vacío (la curva característica garantiza que el par no se dispare).
• Posee un par máximo y una velocidad máxima bien definidos.
• Sus aplicaciones industriales son similares a las del motor asíncrono de corriente alterna (CA), ofreciendo una velocidad relativamente constante.

4. Motor Mixto o Compuesto (Compound)

El motor Compound combina las características de los motores Serie y Shunt, utilizando devanados tanto en serie como en paralelo.

En este caso, se obtienen las mejores cualidades de los dos tipos anteriores:

• Tiene un par de arranque alto.
• Se puede controlar la velocidad eficientemente frente a cargas variables.

Sus aplicaciones industriales son versátiles, siendo comparables a las del motor síncrono de corriente alterna (CA).