Fundamentos y Tipología de Motores Eléctricos: CC, CA y Métodos de Frenado

Motores de Corriente Continua (CC)

Los motores de corriente continua se basan en el principio de las **fuerzas electromagnéticas** y de la **fuerza electromotriz inducida**.

Componentes principales

• Inductor: Crea el **campo magnético**. Está alojado en la parte fija del motor o **estátor**. Está formado por bobinas de hilo de **cobre** colocadas alrededor de una expansión polar de **material ferromagnético**.
• Inducido: Crea campos magnéticos que se oponen a los del motor. Está formado por **conductores de cobre** dispuestos en forma de bobina. Los principios y finales de las bobinas están conectados eléctricamente a una pieza de cobre, el **colector de delgas**, que gira con el eje.
• Delgas: Son las partes en las que se divide el colector y están aisladas unas de otras.

Tipos de Motores de Corriente Continua

• Excitación Independiente: El devanado inducido y el devanado inductor están alimentados por fuentes de tensión distintas e independientes. Generan un **flujo constante**.
• Motor Derivación (Shunt): Es prácticamente igual al motor de excitación independiente, pero el devanado de excitación está conectado a la misma fuente de tensión que el inducido. Generan un **flujo constante**.
• Motor Serie: El devanado de excitación está en serie con el inducido. El **flujo magnético** depende de la carga; si la carga es variable, el flujo también lo es.

Motores de Corriente Alterna Trifásicos (CA)

El principio de funcionamiento se basa en el **campo magnético giratorio** que crea una corriente alterna trifásica.

Estructura

• Estátor (Parte fija): Formado por chapas magnéticas aisladas y ranuradas interiormente. Aquí se introduce un **devanado trifásico**.
• Rotor (Parte móvil): Formado por chapas magnéticas aisladas y ranuradas exteriormente.

Tipos de Rotor

1. Rotor en Cortocircuito (Jaula de Ardilla): Barras de cobre o aluminio inyectadas en las ranuras, cortocircuitadas en ambos extremos. Da lugar a **motores trifásicos asíncronos de rotor en cortocircuito**.
2. Rotor Bobinado: Posee un devanado trifásico similar al del estátor. Da lugar a **motores asíncronos de rotor bobinado**.

La separación de aire entre el rotor y el estátor se llama **entrehierro**.

Funcionamiento

A la velocidad expresada en revoluciones por minuto (rpm) se llama **velocidad síncrona**, la cual efectúa la división de corriente alterna en síncronas y asíncronas. Las corrientes inducidas y el flujo determinan un **par de giro** sobre el rotor con el mismo sentido que el del campo magnético giratorio.

Motores Monofásicos

Los motores monofásicos se dividen en motores de **inducción** y motores de **colector** (estos últimos son muy parecidos a los de excitación serie de corriente continua). Los de inducción son similares a los trifásicos con rotor en cortocircuito.

Devanados y Arranque

El estátor está ranurado y en sus ranuras suelen existir dos devanados:

1. Devanado principal o de trabajo: Ocupa dos tercios de las ranuras totales.
2. Devanado auxiliar o de arranque: Ocupa el tercio de las ranuras restantes. Se utiliza para ayudar a arrancar el motor.

Al aplicar una corriente alterna monofásica al devanado principal, se produce un **campo alterno de eje fijo** en el espacio. Este puede ser considerado como la suma de dos campos giratorios cuya amplitud es la mitad y de sentidos opuestos, lo que provoca que el motor no pueda arrancar solo.

Métodos de arranque en motores monofásicos

1. Colocar un devanado auxiliar desfasado en el espacio **90 grados eléctricos** con respecto al principal.
2. Conectar un **condensador** en serie con el devanado auxiliar.

En ambos tipos de motores, se suele colocar un **interruptor centrífugo** en el circuito auxiliar, de tal forma que este se abre cuando el motor alcanza un número de revoluciones próximo al nominal.

Frenado de Motores Asíncronos

Frenado Regenerativo

Se utiliza en aplicaciones de montacargas y grúas para limitar la velocidad de descenso. El motor pasa a trabajar como **generador**. Basta con mantener el estátor conectado a la red y hacer que la velocidad del rotor supere la **velocidad de sincronismo**.

Frenado Dinámico

Consiste en desconectar el motor de la red y aplicarle una **corriente continua** al devanado del estátor. Esto crea un **campo magnético estacionario**, que induce corrientes en el rotor mientras este gira, produciendo un par opuesto al del giro que hace que el motor frene.