Fundamentos y Funcionamiento de los Motores de Corriente Continua

Motores de Corriente Continua (CC)

Partes Principales

Los motores de corriente continua se componen de varias partes esenciales:

Inductor (Situado en el estator)

• Los imanes permanentes o electroimanes, dependiendo de la valoración de la máquina.
• Polos principales.
• Zapatas polares (con un $\text{SPAN}$ entre el 60% y el 65% de la distancia entre polos).
• Polos de conmutación.
• Bobinado compensador.

Armadura (Situada en el rotor)

• Conmutador.
• Cepillos y escobillas.

Operación

Como Generador

• Sin carga: La tensión generada es $U = E_o$.
• Con carga: La corriente que fluye a través de la armadura provoca caídas de tensión debido a:
  • La resistencia de la armadura.
  • Los cepillos.
  • La reacción de inducido.

Como Motor

Cuando se aplica una tensión $U$ a los terminales del motor, una corriente fluye a través de la armadura. Dentro de un campo magnético, esta corriente produce un par motor. Simultáneamente, se induce una fuerza electromotriz (fem) en los conductores que se opone al flujo de corriente.

Sistemas de Excitación

Existen dos categorías principales de excitación:

1. Imanes permanentes: Utilizados en motores de poca potencia.
2. Electroimanes: Pueden ser de excitación independiente (con una fuente externa de continua) o de autoexcitación (en configuración de derivación, serie o compuesta).

Nota: Cuando la tensión aplicada es constante ($ ext{cte}$), no hay diferencia entre el motor con excitación independiente y el de derivación.

Conexión en Derivación (Shunt)

• El efecto de la reacción de armadura provoca que, cuando la carga aumenta, la desmagnetización reduzca el flujo.
• Presentan características duras: la velocidad es casi independiente de la carga accionada por el eje.
• Aplicaciones típicas: bombas centrífugas, máquinas herramientas y ventiladores (donde se requiere una velocidad casi constante).
• Operando como generador, la autoexcitación se produce debido al magnetismo residual en la máquina.

Conexión en Serie

• La excitación sin carga no es posible.
• La corriente de excitación ($I_{ex}$) debe tener un valor alto, por lo que el devanado de campo se construye con pocos giros y gran sección transversal para reducir las pérdidas.

Conexión Compuesta

• Posee dos devanados de campo: uno en derivación y otro en serie.
• Ofrece mayor flexibilidad para variar la velocidad y la tensión.
• Sus características son similares a las del motor de corriente continua en serie, pero con una velocidad máxima limitada por el flujo sin carga creado por el devanado de derivación.

Características Comparativas

Las características de los motores de CC varían según su conexión:

• El motor de corriente continua en serie puede soportar mayores sobrecargas que el de derivación.
• Advertencia: Sin carga, el motor en serie puede autodestruirse.
• La aplicación de motores de corriente continua en serie es común en la tracción eléctrica debido a ventajas como la capacidad de suministrar par adicional sobre su valor nominal y absorber menos corriente adicional en cualquier momento dado, en comparación con la derivación.