Unidad II: Motor de Principio de Operación de Corriente los MotoresContinua de Corriente Continua o Directa ( CC o CD ) Unidad II: Motor de Corriente Continua Como ya sabemos, los motores de corriente continua pueden funcionar a la inversa, ósea pueden ser usados para transformar la energía eléctrica en energía mecánica, así como también pueden funcionar como generadores de energía eléctrica. Esto es posible porque tienen la misma constitución física que un generador o un dinamo, también se pueden controlar con mucha facilidad su velocidad. Es por ello que son ideales para funciones que requieren de un mayor control de la velocidad. Ejemplos de sus usos en tranvías, trenes ,coches eléctricos , ascensores , cadenas productivas, etc. Unidad II: Motor de Corriente Continua • Motor en Serie: El devanado de campo (campo magnético principal) se conecta en serie con la armadura. Este devanado esta hecho con un alambre grueso porque tendrá que soportar la corriente total de la armadura. Debido a esto, se produce un flujo magnético proporcional a la corriente de armadura ( carga de motor). Cuando el motor tiene una carga, el campo de serie produce un campo magnético mucho mayor , lo cual permite un esfuerzo de torsión mucho mayor. La velocidad de giro varia dependiendo del tipo de carga que se tenga. Estos motores desarrollan un par de arranque muy elevado y pueden acelerar cargas pesadas rápidamente. Unidad II: Motor de Corriente Continua • Motor Shunt o Paralelo: Motor de corriente continua cuyo bobinado inductor principal esta conectado en derivación con el circuito formado por los bobinados inducidos e inductor auxiliar. Las bobinas principales están constituidas por muchas espiras y con hilos de poca sección , por lo que la resistencia del bobinado inductor principal es muy grande. Unidad II: Motor de Corriente Continua • Motor Compound o Compuestos: La excitación es originada por dos bobinas inductores independientes, uno dispuesto en serie con el bobinado inducido y otro conectado en derivación con el circuito formado por los bobinados inducido, inductor serie e inductor auxiliar. Los motores compuestos tienen un campo serie sobre el tope del bobinado del campo shunt. El campo serie consiste de pocas vueltas de un alambre grueso, es conectado en serie con la armadura y lleva la corriente de armadura. El flujo de campo serie varia directamente a medida que la corriente de armadura varia, y es directamente proporcional a la carga. El campo serie conecta de manera tal que su flujo se añade al flujo del campo principal shunt. Principio de Operación de los Motores de Corriente Continua o Directa ( CC o CD ) El principio de funcionamiento de los motores eléctricos de corriente continua se basa en la repulsión que ejercen los polos magnéticos de un imán permanente cuando, interactúan con los polos magnéticos de un electroimán que se encuentra montado en un eje. Este electroimán se denomina “rotor” y su eje le permite girar libremente entre los polos magnéticos norte y sur del imán permanente situado dentro de la carcasa o cuerpo del motor. Cuando la corriente pasa a través del rotor , se genera un par de fuerzas por la reacción magnética , y el rotor gira. La revolución del rotor induce un voltaje en las bobinas de ésta. Este voltaje es opuesto en la dirección al voltaje exterior que se aplica a el rotor, y de ahí que se conozca como voltaje inducido o fuerza contraelectromotriz. Principio de Operación de los Motores de Corriente Continua o Directa ( CC o CD ) Cuando la corriente eléctrica circula por la bobina de este electroimán giratorio, el campo electromagnético que se genera interactúa con el campo magnético del imán permanente. Si los polos del imán permanente y del electroimán giratorio coinciden, se produce un rechazo y un torque magnético o par de fuerza que provoca que el rotor rompa la inercia y comience a girar sobre su eje en el mismo sentido de las manecillas del reloj en unos casos, o en sentido contrario, de acuerdo con la forma que se encuentre conectada al circuito la pila o la batería. Principio de Operación de los Motores de Corriente Continua o Directa ( CC o CD ) Cuando el motor gira mas rápido, el voltaje inducido aumenta hasta que es casi igual al aplicado. La corriente entonces es pequeña, y la velocidad del motor permanecerá constante siempre que el motor no este bajo carga y tenga que realizar otro trabajo mecánico que no sea el requerido para mover el rotor. Bajo carga, el rotor gira mas lentamente , reduciendo el voltaje inducido y permitiendo que fluya una corriente mayor en el rotor. El motor así puede recibir mas potencia eléctrica de la fuente, suministrándola y haciendo mas trabajo mecánico. Principio de Operación de los Motores de Corriente Continua o Directa ( CC o CD ) La velocidad a la que trabaja un motor depende de la intensidad del campo magnético que actúa sobre el rotor, así como de la corriente de ésta. Cuanto más fuerte es el campo , mas bajo es el grado de rotación necesario para generar un voltaje inducido lo bastante grande como para contrarrestar el voltaje aplicado. Por esta razón , la velocidad de los motores de corriente continua puede controlarse mediante la variación de la corriente del campo. Principio de Operación de los Motores de Corriente Continua o Directa ( CC o CD ) En el motor de corriente directa el colector o conmutador sirve para conmutar o cambiar constantemente. el sentido de circulación de la corriente eléctrica a través del enrollado de la bobina del rotor cada vez. que completa media vuelta. De esa forma el polo norte del electroimán coincidirá siempre con el también. polo. norte del imán permanente y el polo sur con el polo sur del propio imán. Al coincidir siempre dos. polos magnéticos, que en todo momento van a ser iguales, se produce un rechazo constante entre. ambos, lo que permite al rotor mantenerse girando ininterrumpidamente sobre su eje durante. todo el. tiempo que se encuentre conectado a la corriente eléctrica. Principio de Operación de los Motores de Corriente Continua o Directa ( CC o CD ) En resumen, la función del colector es permitir el cambio constante de polaridad de la corriente en la bobina del electroimán del rotor para que sus polos cambien constantemente. Este cambio ocurre cada vez que el electroimán gira media vuelta y pasa por la zona neutra, momento en que sus polos cambian para que se pueda mantener el rechazo que proporciona el imán permanente. Esto permitirá que el electroimán del rotor se mantenga girando constantemente durante todo el tiempo que la batería o fuente de fuerza electromotriz (F.E.M.) se mantenga conectada al circuito del motor, suministrándole corriente eléctrica. Principio de Operación de los Motores de Corriente Continua o Directa ( CC o CD ) Principio de Operación de los Motores de Corriente Continua o Directa ( CC o CD ) En la ilustración se muestra, un motor común de corriente directa (C.D.) con un rotor formado por una simple bobina de una sola espira de color rojo y azul, para diferenciar cada mitad. Si seguimos el recorrido de la corriente eléctrica (I) asumiendo que fluye en el sentido convencional (del polo positivo "+" al polo negativo "–" de la batería, según indican las flechas negras), cuando en la mitad izquierda de la espira de color rojo se forma el polo norte “N” coincidiendo con la misma polaridad del campo magnético del imán permanente fijo al cuerpo del motor, se produce una fuerza de rechazo entre ambos polos iguales. Si aplicamos la “Regla de la mano izquierda” se puede determinar que esa mitad de la espira se moverá hacia abajo (flecha verde izquierda). Por otra parte, en la mitad derecha (de color azul) ocurrirá lo mismo, pero a la inversa, por lo que aplicando la propia regla comprobaremos que se moverá hacia arriba (flecha verde derecha). Principio de Operación de los Motores de Corriente Continua o Directa ( CC o CD ) Tipos de Conexión de un Motor de Corriente Continua Existen cuatro formas de conexión del bobinado de excitación respecto al Inducido: - Motor de Excitación Independiente. - Motor de Excitación en Derivación o Shunt. - Motor de Excitación en Serie. - Motor de Excitación Compuesta o Compoundd. Tipos de Conexión de un Motor de Corriente Continua • Motor de Excitación Independiente: Son aquellos que obtienen la alimentación del rotor y del estator de dos fuentes de tensión independientes . Con ello, el campo del estator es constante al no depender de la carga del motor, y del par de fuerzas es entonces prácticamente constante. Las variaciones de velocidad al aumentar la carga se deberán solo a la disminución de la fuerza electromotriz por aumentar la caída en el rotor. El motor de excitación independiente es el mas adecuado para cualquier tipo de regulación, por la independencia entre el control por el inductor y el control por el inducido. Entre sus aplicaciones industriales el torneado y taladrado de materiales, extrusión de materiales plásticos y goma, ventilación de hornos, retroceso rápido en vacío de ganchos de grúas, desenrollado de bobinas, etc. Tipos de Conexión de un Motor de Corriente Continua Tipos de Conexión de un Motor de Corriente Continua • Motor de Excitación en Derivación o Shunt: El motor de excitación en paralelo , cuyo bobinado inductor principal esta conectado en derivación o paralelo con el circuito formado por los bobinados inducido e inductor auxiliar. La tensión de la red alimenta a las dos ramas del circuito y la intensidad absorbida de la red se reparte entre la intensidad del inducido, por donde se derivará la mayor parte de la corriente y la intensidad de excitación derivación que será de un valor muy reducido, por lo que la resistencia de esta rama debe ser muy elevada, lo que provoca que el devanado de excitación shunt esté construido con muchas espiras de hilo fino. Tipos de Conexión de un Motor de Corriente Continua En el instante del arranque, el par motor que se desarrolla es menor que en el motor serie. Al disminuir la intensidad absorbida, el régimen de giro apenas sufre variación, la velocidad no disminuye mas que ligeramente cuando el par aumenta. Estos motores son adecuados para aplicaciones en donde se necesita velocidad constante a cualquier ajuste del control o en los casos en que es necesario un rango apreciable de velocidades ( por medio del control del campo ), como en los accionamientos para los generadores de corriente continua en los grupos de los motogeneradores de cc. Tipos de Conexión de un Motor de Corriente Continua Tipos de Conexión de un Motor de Corriente Continua • Motor de Excitación en Serie: El devanado inductor está conectado en serie con el devanado del inducido, por lo que en este caso solamente hay un circuito eléctrico alimentado por una misma fuente de tensión, la intensidad del inducido y la de excitación serie serán iguales, y de valor muy elevado, para que no ocasionen caídas de tensión elevadas en este devanado es preciso que tenga pocas espiras y además estas deben ser de hilo grueso. En este tipo de motores existe dependencia entre el par y la velocidad; son motores en los que, al aumentar la corriente de excitación, se hace disminuir la velocidad, con un aumento del par. Tipos de Conexión de un Motor de Corriente Continua Tipos de Conexión de un Motor de Corriente Continua • Motor de Excitación Compuesta o Compound: Es el montaje de un sistema de excitación que combina y aprovecha las características que tiene cada uno de los dos motores anteriores (motor serie y shunt), mejorando la precisión y estabilidad de marcha del serie y el par de arranque del shunt y no corre el riesgo de embalarse al perder la carga. Es por ello que es llamado compound, o compuesto, y pude ser largo o corto, según que el devanado derivación comprenda o no al devanado serie. El devanado de excitación tiene una parte de él en serie con el inducido y otra parte en paralelo. El arrollamiento en serie con el inducido está constituido por pocas espiras de gran sección, mientras que el otro está formado por un gran número de espiras de pequeña sección. Tipos de Conexión de un Motor de Corriente Continua La particularidad del motor de excitación compound es que el devanado de excitación esta dividido en dos partes. Una esta conectada en derivación y la otra , se conecta en serie con el inducido. Con esto se consigue que el motor de excitación compound trabaje como un motor en derivación cuando no tiene carga y como un motor con excitación en serie cuando tiene carga. Este tipo de motor se utiliza cuando se necesita un par de arranque mayor que el proporciona un motor en derivación o shunt.Por ejemplo , en los ascensores, montacargas , etc. Tipos de Conexión de un Motor de Corriente Continua Temas investigativos • Investigar acerca de las características del vacío, carga y terminales en los motores de corriente continua.