Máquinas eléctricas rotativas: estator, rotor, colector de delgas y funcionamiento como motor y generador

Clasificación de las Máquinas Eléctricas Rotativas

Según el tipo de red eléctrica a la que se encuentren conectadas, las máquinas eléctricas rotativas se clasifican en máquinas de corriente alterna y máquinas de corriente continua.

Máquinas de Corriente Alterna

En las máquinas de corriente alterna, la generación del campo magnético se puede llevar a cabo mediante corriente alterna o mediante corriente continua. Debido a su reversibilidad, pueden funcionar como:

• Motores: Transforman la energía eléctrica en energía mecánica.
• Generadores: Transforman la energía mecánica en energía eléctrica.

Descripción Física de un Motor de Corriente Continua

Estator

El estator es el encargado de generar y conducir el campo magnético de excitación mediante el devanado inductor o de excitación. Está formado por:

• Culata: Una corona de material ferromagnético.
• Polos: Salientes dispuestos en número par en el interior de la culata, provistos de expansiones en los extremos. Alrededor de estos se arrollan los devanados de excitación, que generan un campo magnético cuando circula por ellos una corriente continua.

El eje de estos polos se llama eje longitudinal, y el eje que forma un ángulo de 90 grados eléctricos con el eje longitudinal se llama eje transversal.

Rotor

El rotor está constituido por una pieza cilíndrica ranurada, formada por chapas de material ferromagnético, generalmente de acero laminado con un bajo contenido de silicio. En las ranuras del rotor se aloja el devanado inducido de la máquina, constituido por bobinas de hilo o de pletina de cobre. Este devanado está cerrado sobre sí mismo, pues el final de la última bobina se encuentra conectado con el comienzo de la primera.

Colector de Delgas

El colector de delgas es un conjunto de láminas de cobre, llamadas delgas, aisladas entre sí por delgadas láminas de mica casi pura y que giran solidariamente con el rotor. Cada delga está unida eléctricamente al punto de conexión de dos bobinas del devanado inducido, de tal forma que habrá tantas delgas como bobinas simples posea el devanado.

Portaescobillas y Escobillas

Las escobillas, hechas de grafito, permanecen fijas. Al deslizar sobre ellas el colector de delgas, se efectúa el contacto eléctrico con el devanado inducido y los bornes de conexión de la máquina al exterior.

Elementos Mecánicos de Soporte

Incluyen elementos como los cojinetes o rodamientos.

Funcionamiento de un Motor de Corriente Continua

Si al devanado inducido se le aplica una tensión exterior continua, por la espira circulará una corriente continua, lo que dará origen a la aparición de una fuerza que tiende a hacerla girar. De esta manera, la espira se comporta como una máquina de corriente continua funcionando como motor.

Por el contrario, si al devanado inducido se le aplica un movimiento de rotación con velocidad angular, en los bornes de la espira aparecerá una fuerza electromotriz que vendrá dada por la expresión e = Em • sen(wt). Debido a las escobillas, la tensión que sale al exterior de la máquina estará rectificada.