Motor de CD
El motor de corriente continua es una máquina cuyo funcionamiento se basa en efectos magnéticos y/o electromagnéticos. Cabe señalar que por su construcción, la máquina de cd puede utilizarse como generador o como motor.
Actualmente su uso como motor es amplio, principalmente en el ámbito industrial. Un ejemplo de aplicación es su incorporación en los servomotores, máquinas esenciales de los robots manipuladores.
Cuando a la máquina de corriente continua se le aplica energía eléctrica y se obtiene mecánica, trabaja como motor. Por lo contrario, si se le aplica energía mecánica y se obtiene energía eléctrica, entonces está trabajando como generador.
Como te comenté, la máquina de corriente directa puede trabajar tanto como motor, como generador. En esta publicación te explico las partes que la integran, así como su principio básico de funcionamiento. También, te explicaré los tipos de motores de corriente continua y sus características de funcionamiento. Finalmente, te hablo sobre la forma en que puede variarse su velocidad.
De forma general, el motor de corriente continua esta formada por estator y por rotor. El estator, que es la parte estacionaria, es un conjunto de alambres que forman un bobina o inductor.
Cabe señalar, que a esta parte también se le conoce como bobina de campo. El rotor, la parte que gira, es un conjunto de espiras que en sus extremos cuentan con unas placas llamadas conmutadores. Asimismo, se agregan unos contactos estacionarios llamados escobillas. También es importante comentar que el rotor es conocido como inducido o armadura.
Funcionamiento del motor de corriente continua
Como se mencionó, la máquina de cd cuenta con un estator y un rotor. Cabe señalar que ambas partes deben ser energizadas con voltaje de corriente directa para realizar su función como motor de cd.
Esto cambia en algunos tipos de motor de corriente continua que te describiré mas adelante. Al aplicar voltaje al estator, se generará una corriente eléctrica a través de su embobinado. Por lo tanto, se tiene las condiciones para generar un campo electromagnético fijo. Debido a que también al rotor se le aplica un voltaje, se genera también un campo electromagnético alrededor de éste.
Recordemos que cuando dos polos magnéticos iguales tienden a repelerse. Por otro lado, si son con polaridad opuesta, tienden a atraerse. Debido a este efecto, amos campos electromagnéticos, tanto de estator como de rotor interactúan entre sí, generando movimiento. El voltaje del rotor se aplica a través de las escobillar y conmutadores. Lo anterior permite que al girar el rotor, cambie la polaridad del campo electromagnético. Esto con el fin de que continúen interactuando los campos electromagnéticos.
Tipos de motor de corriente continua o cd
Motor de excitación separada y en derivación.
Cuando se utiliza una fuente de voltaje de corriente directa para alimentar el estator y otra fuente de voltaje para el rotor, se le llama motor de excitación separada. Por otro lado, si se recurre únicamente a una fuente para energizar el motor, se dice que está en derivación. Es decir, con una sola fuente de voltaje de cd se alimenta tanto el estator como el rotor.
El funcionamiento del motor de corriente continua es prácticamente igual en ambos casos, excitación separa y en derivación. Asimismo, sus características de funcionamiento y forma de cambiar su velocidad es la misma.
En el momento que se energizan ambas partes del motor comienza a girar su eje. Conforme se va agregando peso a éste, el motor responde generando la fuerza mecánica necesaria para continuar girando. Sin embargo, para compensar este incremento de fuerza, debe consumir mayor corriente eléctrica y por ende, potencia. Cabe señalar, que también se sacrifica velocidad.
Es decir, conforme se agregue peso al motor, éste responderá hasta su límite, pero reducirá su velocidad conforme sea incrementado el peso.
Cambio en velocidad
Una forma de compensar este decremento en la velocidad es incorporando una resistencia variable en el estator o campo. Un incremento del valor de esta resistencia tiene un efecto en la corriente del inducido o rotor.
Este efecto es de tal forma que se incrementa dicha corriente. Lo que genera un campo electromagnético de mayor densidad. En consecuencia, permite que el motor genere una fuerza mayor a la requerida para mover a la carga. Por lo tanto, el motor se acelerará y adquirirá mayor velocidad.
Por otro lado, con un motor de corriente continua en excitación separada, se puede modificar únicamente el voltaje del rotor o inducido.
Si se decrementa dicha magnitud de voltaje, la fuerza desarrollada por el motor disminuirá. Por lo tanto, el motor de corriente continua perderá velocidad. Por otro lado, si se incrementa dicho voltaje de inducido, su campo electromagnético incrementará en densidad. En consecuencia, el motor generará mayor fuerza de la que requiere para mover la carga. Entonces, tendrá mayor velocidad.
Motor de imán permanente.
Es un tipo de motor de corriente continua muy popular pero delicado. En este caso, la bobina del estator se retira. En su lugar es colocado un imán permanente, para generar el campo magnético de estator. Al rotor se le sigue aplicando un voltaje de cd. Por lo tanto, se tiene un campo electromagnético de inducido, que interactúa con un campo magnético de estator, dando giro al motor.
La respuesta de este motor ante el incremento de peso es similar al motor de excitación separada y en derivación. Es decir, conforme se incrementa peso, el motor va perdiendo velocidad. Cabe señalar que en este tipo de motor, la pérdidad de velocidad es aún mayor que en los motores anteriores.
Cambio en velocidad
Recordemos que sólo se tiene la fuente de voltaje de corriente directa que alimenta al inducido o rotor. Por lo tanto, la única forma de compensar la pérdida de velocidad del motor es incrementando la magnitud del voltaje del rotor. Asimismo, si se decrementa dicho voltaje, disminuirá la velocidad del eje del motor de corriente continua.
Conclusiones sobre el motor de corriente continua
Vimos la partes que integran a la máquina de corriente directa. Asimismo aprendiste que se le puede aplicar fuerza mecánica a su eje. Por lo tanto obtendremos energía eléctrica. De este modo la máquina trabaja como generador de cd.
Por otro lado, también a la máquina de cd se le pude aplicar energía eléctrica. Por lo tanto, se obtendrá energía mecánica y en este caso estará operando como motor. También vimos su principio de funcionamiento, así como los tipos de motores de cd más comunes.
Finalmente, te expliqué su respuesta al incrementar el peso que deben mover y la forma de ajustar su velocidad.