INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MCANICA Y ELCTRICA
DEPARTAMENTO DE INGENIERA EN COMUNICACIONES Y ELECTRNICA
Academia de Control
Fundamentos de Mquinas Elctricas
Motor de C.D.
Profesor: Hit Espinoza Arturo Alonso
Alumnos: Francisco Jurez Gustavo A.Ordaz Rodrguez DavidSols
Santiago Edgar
Grupo: 5CV9
Fecha de entrega: 24/Abril/2014
CAPITULO 1El motor elctrico permite la transformacin de energa
elctrica en energa mecnica, esto se logra mediante la rotacin de un
campo magntico alrededor de una espira o bobinado que toma
diferentes formas.Al pasar la corriente elctrica por la bobina sta
se comporta como un imn cuyos polos se rechazan o atraen con el imn
que se encuentra en la parte inferior; al dar media vuelta el paso
de corriente se interrumpe y la bobina deja de comportarse como imn
pero por inercia se sigue moviendo hasta que da otra media vuelta y
la corriente pasa nuevamente repitindose el ciclo haciendo que el
motor rote constantemente.Los Motores de Corriente Directa (CD) o
Corriente Continua (CC) se utilizan en casos en los que es
importante el poder regular continuamente la velocidad del motor,
adems, se utilizan en aquellos casos en los que es imprescindible
utilizar corriente directa, como es el caso de motores accionados
por pilas o bateras. Este tipo de motores debe de tener en el rotor
y el estator el mismo nmero de polos y el mismo nmero de carbones.
Los motores de corriente directa pueden ser de tres tipos: Serie
Paralelo MixtoComo su nombre lo indica, un motor elctrico de
corriente continua, funciona con corriente continua. En estos
motores, el inductor es el estator y el inducido es el rotor.
Fueron los primeros en utilizarse en vehculos elctricos por sus
buenas caractersticas en traccin y por la simplicidad de los
sistemas de control de la electricidad desde las bateras.Presentan
desventajas en cuanto al mantenimiento de algunas de sus piezas
(escobillas y colectores) y a que deben ser motores grandes si se
buscan potencias elevadas, pues su estructura (y en concreto el
rozamiento entre piezas) condiciona el lmite de velocidad de
rotacin mxima.Los primeros descubrimientos sobre la interaccin
entre magnetismo y electricidad fueron hechos entre el 1807 y el
1820 por el cientfico dans H. C. Oersted, el que describi sus
observaciones sobre el movimiento de una brjula puesta cerca de un
hilo recorrido por corriente elctrica. Su descubrimiento dio la
ocasin al francs Amper por su teora electromagntica y D.F.J Arago
por la construccin, en el 1820, del primer electroimn.El ingls M.
Faraday intuy la posibilidad del fenmeno inverso a aqul observada
por Oersted, es decir la induccin de un movimiento de cargos
elctricos en un conductor puesto en el campo de un imn mvil. Despus
de muchos experimentos conducidos en el curso de varios aos, en el
noviembre del 1831 l anunci sus descubrimientos sobre la induccin
electromagntica.Muchos inventores llegaron casi al mismo tiempo a
la realizacin de mquinas basadas en ese principio, y por tal motivo
hubieron notables contrastes entre la invencin de los primeros
dnamos, ocurrida entre el 1866 y el 1867. Las primeras dnamos de
dimensin prctica y capaz de producir una verdadera corriente
continua fueron en todo caso aqullos realizados en el 1870 del
belga Znobe Gramme.El inducido de sus mquinas fue formado por un
anillo, parecido a aqul descrito por el italiano Pacinotti en el
1864, realizado con alambres de modo que alrededor de este anillo
se envolvi una serie de bobinas de hilo de cobre cuyas extremidades
adyacentes fueron unidas para formar un envolvimiento continuo; y
al inducido gir en un sistema magntico a dos polos.Bajo esto se
lleg al motor elctrico. Los primeros motores a corriente continua
de valor comercial aparecieron hacia el 1873, producidos por Gramme
sobre el mismo esquema de sus dichosas dnamos.
CAPITULO 2 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTOUn pequeo motor comn
decorriente directa (C.D.)basa su funcionamiento en el rechazo que
se produce entre el campo magntico que rodea al electroimn del
rotor y el campo magntico de un imn permanente colocado de forma
fija en el cuerpo del motor.2.1 CARACTERSTICA DE LOS IMANES
PERMANENTESEn la mayora de los casos un imn se compone de una pieza
completamente metlica u obtenida mediante un proceso de
pulvimetalurgia. Puede tener seccin redonda, cuadrada, o
rectangular y forma recta, curva, en herradura o semiherradura con
diferentes longitudes. Su principal propiedad es que posee
magnetismo permanente y polaridad diferente en cada uno de sus
extremos.
Imagen 2.1 (lneas de campo magntico en un imn)Aunque desde
tiempos inmemoriales se conocen los imanes naturales con magnetismo
permanente, desde hace aos en la mayora de las aplicaciones
prcticas se emplean imanes magnetizados de forma artificial.
Cuando acercamos determinados metales al campo magntico de un
imn (o igualmente de un electroimn), estos pueden quedar
magnetizados tambin de forma permanente en unos casos, de forma
temporal en otros o, por el contrario, no sufrir ninguna alteracin.
Cualquier cambio que ocurra depender, exclusivamente, de la
naturaleza del metal expuesto al campo magntico.
2.2.- CARACTERSTICA DE LOS ELECTROIMANESLos electroimanes en su
mayora se componen de un ncleo metlico compuesto por una aleacin de
acero al silicio. Alrededor de ese ncleo se enrolla un alambre de
cobre desnudo (protegido por una capa de barniz aislante) formando
una bobina. La funcin del ncleo metlico es reforzar la intensidad
del campo magntico que crea la bobina cuando sta se encuentra
energizada, o sea, conectada a una fuente de fuerza electromotriz
(F.E.M.). De esa forma el ncleo de hierro se convierte en un
electroimn.
El campo electromagntico que acompaa al ncleo metlico del
electroimn provocar la aparicin de un polo magntico diferente en
cada uno de sus extremos: uno norteNy otro surS, por lo que se
comportar de la misma forma que lo hace un imn permanente.
Figura 2.2 (pequeo electroimn)
2.3 EL MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA (C.D.) Y LA "LEY DE LA FUERZA
DE LORENTZLaLey de la Fuerza de Lorentz, descubierta por el
fsico-matemtico holands Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928), postula
que cuando una partcula cargada elctricamente se mueve dentro de un
campo magntico experimenta una fuerza perpendicular a la direccin
de ese movimiento y perpendicular, a su vez, a la direccin del
flujo del campo magntico.Demostracin de cmo acta la Ley de la
fuerza de Lorentz empleando la Regla de la mano izquierda.LaLey de
la Fuerza de Lorentzse puede Demostrar empleando laRegla de la mano
Izquierdapropuesta por el fsico e ingeniero elctrico britnico John
Ambrose Fleming (1849-1945). En esta ilustracin se puede observar
eldedo ndicede la mano izquierda sealando en la direccin que tienen
las lneas de flujo magnticodel imn permanente (del polo. Norte al
polo sur), eldedo mediosealando el. Sentido de circulacin de
lacorriente elctricaI atravs del cable conductorcreando un campo
Electromagntico a su alrededor y, finalmente, el dedo pulgar
sealando enla direccinFen la que se mover el cablecuando su campo
electromagntico interacte con el campo magntico del imn
permanente.
2.4 CMO FUNCIONA EN LA PRCTICA LA LEY DE LA FUERZA DE
LORENTZ
El principio de funcionamiento del motor elctrico de corriente
directa se basa en laLey de la Fuerza de Lorentz. Si aplicamos
laRegla de la mano izquierdabasada en esta Ley, podemos determinar
en qu sentido girar el rotor del motor.
Figura 2.4( esquema de la ley de Lorentz )Figura 2.3 (Regla de
la mano izquierda).En la parte izquierda de esta ilustracin se
pueden observar dos polos magnticos pertenecientes a un imn
permanente (polo norteNy polo surS). Las flechas de color violeta
representan la direccin del flujo del campo magntico del imn
permanente, movindose del polo norte al polo sur. Entre los dos
polos magnticos se ha colocado una especie de trapecio compuesto
por un simple alambre de cobre suspendido de un aditamento de color
negro (no conductor de la corriente), que le permite al alambre
balancearse libremente. Como todava el alambre no se ha conectado a
la corriente elctrica no se encuentra energizado, permaneciendo en
posicin de reposo suspendido entre los dos polos del imn.
En la parte central de la ilustracin se ha conectado una pila o
batera a los dos extremos del alambre de cobre para energizarlo. La
flecha de color rojo nos indica el sentido convencional en que
circula la corriente elctricaa travs del alambre (suministrada por
la batera), mientras la flecha verde indica la direccin en la que
ser rechazado o empujado el alambre, o sea, hacia la izquierda
obedeciendo a la Ley de la fuerza de Lorentz. La direccin de ese
movimiento se puede determinar aplicando la Regla de la Mano
Izquierda. Esa posicin que adquiere el alambre la mantendr as
durante todo el tiempo que se encuentre energizado o conectado a la
pila o batera, o hasta que se invierta la polaridad de sta en el
circuito.
En la parte derecha de la misma ilustracin se puede comprobar
que al variar la posicin de la pila y, por tanto, la polaridad de
la conexin del alambre al circuito, ste se mueve hacia la derecha.
Esa posicin la mantendr tambin durante todo el tiempo que se
encuentre conectado a la pila o batera, o hasta que se invierta de
nuevo la polaridad en el circuito y retorne otra vez a la posicin
izquierda. En caso que desconectemos la pila o batera del circuito,
el alambre retornar a la posicin de reposo que mantena al principio
antes de ser energizado. En este ejemplo la Ley de la Fuerza de
Lorentz se manifiesta de forma similar a como ocurre en un motor de
corriente directa (C.D.).
2.5FORMA DE DETERMINAR LA POLARIDAD DE UN ELECTROIMN
La Regla de la mano derecha permite determinar la polaridad que
adquiere el ncleo metlico de un electroimn cuando se encuentra
energizado. Para ello ser necesario observar la forma en que se
encuentran enrolladas las espiras de alambre de cobre sobre el
ncleo y cul es la polaridad de la fuente defuerza electromotriz
(FEM)que le suministra lacorriente elctricapara energizarla.
Seguidamente, y aplicando la Regla de la mano derecha, se puede
determinar qu polo adquirir el electroimn en cada uno de sus
extremos.
Figura 2.5( polaridades del electroimn )La forma en que se
encuentran enrolladas las vueltas de alambre de cobre que
envolviendo al ncleo metlico del electroimn para formar una bobina,
unido al sentido del recorrido de la corriente elctrica a travs de
las espiras de ese alambre (asumiendo el sentido convencional de
recorrido de la corriente), determina qu polo magntico se crear en
cada uno de sus extremos. En(1)de esta figura podemos observar que
las vueltas del alambre comienzan a enrollarse desde la izquierda y
por encima del ncleo de hierro (de color gris), mientras que el
polo positivo(+)de la batera tambin se encuentra conectado al
extremo izquierdo del alambre.
Por tanto, en este ejemplo el polo norteNse formar en ese
extremo izquierdo, mientras que en el derecho se formar el polo
surS. En(2)la batera se encuentra conectada a la fuente de
suministro elctrico de la misma forma que en(1), pero las vueltas
del alambre de la bobina se han enrollado tambin desde la
izquierda, pero comenzando a envolver el ncleo a partir de la parte
trasera. Como se puede observar, los polos magnticos en esta ocasin
aparecen invertidos con relacin a(1). Contrariamente en (3)y(4)es
la conexin de la batera la que se ha invertido con relacin
a(1)y(2)y, como se puede observar, los polos magnticos del ncleo
del electroimn varan tambin segn la forma en que se encuentran
enrolladas en cada caso las vueltas de la bobina. La polaridad que
adquiere un electroimn es importante porque, aplicada al motor
decorriente directa, determina el sentido de giro del rotor de
acuerdo con la forma en que se encuentra enrollado el alambre a su
ncleo, teniendo en cuenta tambin la polaridad de la batera que lo
energiza.
Al contrario de lo que ocurre con los imanes permanentes, el
campo magntico y la polaridad de los electroimanes con ncleo de
silicio (del tipo diamagntico), mantienen la imantacin nicamente
cuando la bobina se encuentra conectada a la corriente elctrica,
tal como ocurre con el ncleo del rotor de un motor. Una vez que la
bobina del electroimn se desconecta de la corriente, el ncleo
metlico pierde la imantacin y su poder de atraccin o repulsin
magntica. En algunas aplicaciones especficas como, por ejemplo,
interruptores magnticos de accin retardada, se emplean
electroimanes con ncleo metlico del tipo paramagntico debido a que
pueden mantener un magnetismo remanente por un corto perodo de
tiempo despus que se des energizan.
2.6 PARTES QUE INTEGRAN UN MOTOR COMN DE CORRIENTE DIRECTA
Figura 2.61( partes de un motor sencillo de cc )Un motor comn
decorriente directao continua se compone de las siguientes partes o
piezas:Carcasa metlica o cuerpo del motor.Aloja en su interior, de
forma fija, dos imanes permanentes con forma de semicrculo, con sus
correspondientes polos norte y sur.
Figura 2.62 ( estator o imanes fijos del motor )Rotor o parte
giratoria del motor. Se compone de una estructura metlica formada
por un conjunto de chapas o lminas de acero al silicio, troqueladas
con forma circular y montadas en un mismo eje con sus
correspondientes bobinas de alambre de cobre, que lo convierten en
un electroimn giratorio. Por norma general el rotor de la mayora de
los pequeos motores de C.D. se compone de tres enrollados o bobinas
que crean tres polos magnticos. Los extremos de cada una de esas
bobinas se encuentran conectados a diferentes segmentos del
colector.
Figura 2.63( rotor o armadura)
Colector o conmutador.Situado en uno de los extremos del eje del
rotor, se compone de un anillo deslizante seccionado en dos o ms
segmentos. Generalmente el colector de los pequeos motores comunes
de C.D. se divide en tres segmentos.
Escobillas. Representan dos contactos que pueden ser metlicos en
unos casos, o compuesto por dos piezas de carbn en otros. Las
escobillas constituyen contactos elctricos que se deslizan por
encima de los segmentos del colector mientras estos giran. Su misin
es suministrar a la bobina o bobinas del rotor a travs del
colector, la corriente elctrica directa necesaria para energizar el
electroimn. En los pequeos motores las escobillas normalmente se
componen de dos piezas o flejes metlicos que se encuentran fijos en
la tapa que cierra la carcasa o cuerpo del motor.
Tapa de la carcasa(izquierda en la foto). Es la tapa que se
emplea para cerrar uno de los extremos del cuerpo o carcasa del
motor. En su cara interna se encuentran situadas las escobillas de
forma fija. El motor de esta foto utiliza en funcin de escobillas
dos flejes metlicos.
Figura 2.64 (escobillas carcaza y conmutador)2.7RINCIPIO DE
FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA
El principio de funcionamiento de los motores elctricos de
corriente directa o continua se basa en la repulsin que ejercen los
polos magnticos de un imn permanente cuando, de acuerdo con la Ley
de Lorentz, interactan con los polos magnticos de un electroimn que
se encuentra montado en un eje. Este electroimn se denomina rotor y
su eje le permite girar libremente entre los polos magnticos norte
y sur del imn permanente situado dentro de la carcasa o cuerpo del
motor.
Cuando la corriente elctrica circula por la bobina de este
electroimn giratorio, el campo electromagntico que se genera
interacta con el campo magntico del imn permanente. Si los polos
del imn permanente y del electroimn giratorio coinciden, se produce
un rechazo y un torque magntico 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 batera.
Funcin del colector o conmutador en el motor de C.D.
En la siguiente figura se representa, de forma esquemtica y
simplificada, la vista frontal de un colector seccionado en dos
partes, perteneciente a un motor decorriente directa (C.D.)muy
simple. Tambin se muestra el enrollado de la bobina del electroimn
que gira a modo de rotor, diferenciada por un color diferente en
cada una de sus mitades. Una de las mitades se representa por un
crculo rojo y la otra por un crculo azul, identificados como1y2.
Como se puede ver, uno de los terminales de dicha bobina se
encuentra conectado a la seccinadel colector y el otro terminal a
la seccinb.
Figura 2.71(forma esquemtica y simplificada, la vista frontal de
un colector seccionado en dos partes, perteneciente a un motor
decorriente directa (C.D.)
En el motor de corriente directa el colector o conmutador sirve
para conmutar o cambiar constantemente el sentido de circulacin de
la corriente elctrica a travs del enrollado de la bobina del rotor
cada vez que completa media vuelta. De esa forma el polo norte del
electroimn coincidir siempre con el tambin polo norte del imn
permanente y el polo sur con el polo sur del propio imn. Al
coincidir siempre dos polos magnticos, 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 elctrica.
Tal como vemos, enAde la figura, la bobina del electroimn se
encuentra colocada entre los polos norteNy surSdel campo magntico
del imn permanente. A su vez, el polo positivo(+)de la batera se
encuentra conectado siguiendo el sentido convencional de la
corriente (del signo positivo al negativo) en la mitadadel colector
a travs de la escobilla identificada tambin con el signo(+). De esa
forma la mitad de la bobina de color rojo(1)se energiza
positivamente para formar el polo norteN, mientras que la otra
mitad, la de color azul(2)se energiza negativamente para formar el
polo surS.
Como resultado, cuando en el electroimn se forma el polo norte,
de inmediato el tambin polo norte del imn permanente lo rechaza. Al
mismo tiempo el polo sur que se forma en el extremo opuesto, es
rechazado igualmente por el polo sur del propio imn; por tanto se
produce una fuerza de repulsin en ambos extremos del rotor al
enfrentarse y coincidir con dos polos iguales en el imn permanente.
Si bajo esas condiciones aplicamos la Regla de la mano izquierda y
tomamos como referencia, por ejemplo, la parte de la bobina donde
se ha formado el polo norte en el electroimn, comprobaremos que al
romper la inercia inicial, comenzar a girar en direccin contraria a
las manecillas del reloj, como indica la flecha de color verde.
Una vez que la bobina del electroimn gira y asume una posicin
vertical (como se muestra en la parte Bde la ilustracin), las
escobillas dejan de hacer contacto con ambos segmentos del
colector. En esa posicin neutra la corriente que suministra la
batera deja de circular y la bobina se des energiza, por lo que
ambos extremos del electroimn pierden momentneamente sus polos
magnticos. No obstante, debido a la fuerza de inercia o impulso de
giro que mantiene el electroimn, esa posicin la rebasa de inmediato
y sus extremos pasan a ocupar la posicin opuesta a la que tenan,
tal como se muestra en la parteCde la misma ilustracin.
Ahora enCse puede ver que la mitad de la bobina que
anteriormente tena color azul(2)con polaridad sur cuando se
encontraba situada a la derecha del eje del rotor pasa a ocupar la
parte izquierda junto con la mitad(b)del colector al que se
encuentra conectada. Esa parte de la bobina que ha girado, al
ocupar ahora la posicin opuesta, se convierte en el polo
norte(2)del electroimn por lo que es rechazado de nuevo por el polo
norte del imn permanente, que como ya se explic se encuentra fijo
al cuerpo del motor. Seguidamente el electroimn, al continuar
girando y dar otra media vuelta, pasa de nuevo por la zona neutra
(como enB)repitindose de nuevo el mismo ciclo. Esos cambios
continuos en los polos del electroimn del rotor que proporciona el
colector, son los que permiten que se mantenga girando de forma
ininterrumpida mientras se mantenga energizado.
En resumen, la funcin del colector es permitir el cambio
constante de polaridad de la corriente en la bobina del electroimn
del rotor para que sus polos cambien constantemente. Este cambio
ocurre cada vez que el electroimn 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 imn permanente. Esto
permitir que el electroimn del rotor se mantenga girando
constantemente durante todo el tiempo que la batera o fuente de
fuerza electromotriz (F.E.M.) se mantenga conectada al circuito del
motor, suministrndole corriente elctrica.En esta otra ilustracin se
muestra, de forma esquemtica y simplificada, un motor comn 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
elctrica(I)asumiendo que fluye en el sentido convencional (del polo
positivo"+"al polo negativo""de la batera, segn indican las flechas
negras), cuando en la mitad izquierda de la espira de color rojo se
forma el polo norteNcoincidiendo con la misma polaridad del campo
magntico del imn 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 mover hacia abajo (flecha verde izquierda). Por otra
parte, en la mitad derecha (de color azul) ocurrir lo mismo, pero a
la inversa, por lo que aplicando la propia regla comprobaremos que
se mover hacia arriba (flecha verde derecha).
Figura 2.72 (forma esquemtica y simplificada, un motor comn de
corriente directa (C.D.)La combinacin de esas dos fuerzas o
vectores actuando de forma opuesta y al unsono (de acuerdo con la
Fuerza de Lorentz), provocar que el electroimn del rotor, formado
aqu por esa simple espira, comience a girar en torno a su eje
imaginario (representado por una lnea de puntos en la figura) en
direccin contraria a las manecillas de reloj en este ejemplo. Ese
movimiento de rotacin se encuentra sealado por la flecha negra en
forma de semicrculo, que se encuentra dibujada al fondo de la
espira.
2.8 FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR COMN DE CORRIENTE DIRECTA
La siguiente figura muestra, de forma animada, el funcionamiento
de un motor comn bipolar de corriente directa. Como se puede
observar, ste consta de un imn permanente en forma de semicrculo,
dividido en dos partes fijas al cuerpo del motor. La parte de color
rojo del imn corresponde al polo norteNy la azul al polo surS.
Tambin encontramos un electroimn que a modo de rotor gira entre los
polos magnticos del imn permanente. En el eje del rotor se muestra
un colector dividido en dos segmentos y dos escobillas haciendo
contacto con los mismos. La batera se encuentra conectada de tal
forma que la corriente elctrica fluye en el sentido convencional
con el polo positivo(+)conectado a la escobilla derecha y el polo
negativo()a la escobilla izquierda. Cada escobilla hace pleno
contacto con las secciones del colector, incluso mientras el rotor
se encuentra girando.Como la bobina del rotor se encuentra
conectada a ambos segmentos del colector, ste se energiza con la
corriente elctrica directa que suministra la fuente de fuerza
electromotriz (F.E.M.) (en este caso la batera), que le llega a
travs de las escobillas. De esa forma la corriente la recibe el
colector a travs de la escobilla izquierda identificada con el
signo(+), recorre las espiras correspondientes a esa mitad de la
bobina del electroimn (de color rojo) y contina recorriendo las
espiras de la mitad derecha (de color azul) para retornar,
finalmente, a la batera por su polo negativo(),completando as el
circuito elctrico del motor.
Cuando lacorriente elctricacomienza a fluir por la parte
correspondiente a las espiras de color rojo, el electroimn
Figura 2.81 (Animacin de un motor comn de corriente directa C.D.
con rotor formado por dos polos (rotor bipolar).adquiere polaridad
norteNen ese extremo y polaridad sur Sen el extremo opuesto
representado por las espiras de color azul.
De acuerdo con la Ley de Lorentz y aplicando la Regla de la mano
izquierda podremos comprobar que, en esas condiciones, el
electroimn del rotor comienza a girar debido al torque magntico que
se produce en sentido contrario a las manecillas del reloj. Dicho
torque es resultado del rechazo que se manifiesta entre las
polaridades magnticas iguales del campo electromagntico del rotor y
del campo magntico del imn permanente fijo en la carcasa del
motor.
Cada vez que el electroimn del rotor da media vuelta y alcanza
la posicin vertical o neutra, los segmentos del colector (que giran
tambin de forma conjunta con el rotor cambiando constantemente su
posicin), dejan de hacer contacto con las escobillas. En esa
posicin el suministro de corriente elctrica a las espiras de la
bobina cesa, por lo que el campo electromagntico desaparece por
completo por unos instantes. La fuerza de inercia o impulso que
mantiene el electroimn al llegar a la posicin neutra permite que
contine girando y sobrepase ese punto de inmediato, por lo que los
segmentos del colector pasan a ocupar la posicin opuesta a la que
tenan. En esta nueva posicin la bobina se vuelve a energizar, pero
al cambiar la polaridad de la corriente elctrica que le suministra
el colector, los polos magnticos en cada extremo del electroimn del
rotor tambin cambian.
El cambio constante de polaridad de la corriente en la bobina
permite que los polos del electroimn sean siempre los mismos a cada
lado del eje del rotor. As pueden ser rechazados una y otra vez por
los polos magnticos del imn permanente, permitiendo que el rotor
gire ininterrumpidamente durante todo el tiempo que la fuente de
fuerza electromotriz (F.E.M.) se mantenga conectada al circuito
elctrico del motor.
Como se puede apreciar en la propia ilustracin, de acuerdo con
la forma en que se encuentra conectada la batera, el rotor gira en
contra de las manecillas del reloj. Ahora bien, si queremos que
gire en sentido contrario, slo ser necesario cambiar la conexin
invirtiendo nosotros mismos su polaridad.
Figura 2.82 (Motor comn de corriente directa C.D. con rotor
formado por tres polos (rotor tripolar) y colector seccionado en
tres partes o segmentos. Este tipo de rotor es el ms empleado en
los motores de corriente directa de pequeo tamao.)
CAPITULO 3DIAGRAMA ELCTRICO
3.1 MOTOR CON EXITACION SERIE
Figura 3.11 motor de c.c conectado en serie
Figura 3.12 circuito equivalente para este tipo de motor
Figura 3.13 conexiones en derivacin
Figura 3.14 circuitos equivalentes de esta conexin3.2 Motor con
excitacin compuesta
Figura 3.21 circuitos equivalentes de motor de cc con excitacin
compuesta.
CAPITULO 4.Costos.1. Los motores pequeos van desde los $20 hasta
los $1,500, que traen por ejemplo lo siguiente: Motor CD, Imn
Permanente, Totalmente Cerrado Sin Ventilacin, 1/35 HP, Velocidad
Nominal 2350 RPM, Voltaje 12 VCD, Amperaje con Carga Total 3.8 A,
Armazn NEMA/IEC No Estndar, Montaje en Perno, Sin Proteccin Trmica,
Aislamiento Clase A, Cojinetes de Chumacera, Temperatura Ambiente
40 Grados C, Rotacin SMR/SCMR. Valorado en $786.60 M.N.
2. Los motores medianos van desde $800 hasta los $10,000, que
traen por ejemplo lo siguiente: Motor CD Sin Escobillas, Conmutacin
Electrnica, Abierto y de Enfriamiento por Aire, 1/10 HP, Velocidad
Nominal 1100/900/700 RPM, Armazn NEMA/IEC 42, Voltaje 120, 60 Hz, 1
Fase, Amperaje con Carga Total de 1.6. Valorado en $5,587.85
M.N.
3. Los motores grandes estn arriba de los $10,000, que traen por
ejemplo lo siguiente: Enfriador de Aceite por Ventilacin Forzada,
Motor CD, Rangos de Flujo 8 a 80 GPM, Voltaje 12VCD, Amperaje del
Motor 29 A, Motor de 0.48 HP, Puerto SAE #20, 36 HP Sin Calor,
Armazn NEMA/IEC IP 68, Presin Mxima 377 PSI, Temperatura Mxima 250,
Fabricado de Aluminio, Acabado de Pintura Negra, Altura 18.03",
Ancho 20.47", Profundidad 9.96", Incluye Mnsula de Montaje
Universal. Valorado en $16,757.20 M.N.Aplicaciones.
Caminadoras.
Computadoras.
Ventiladores de enfriamiento.
Brazos de robots.
Trenes (Metro).
Son muy comerciales dichos motores.
Brindan un gran par o torque.
Tienes bastantes aplicaciones.
Tienen poco espacio.
Puede funcionar como generador.
Ya con toda la informacin recopilada en esta presentacin
podremos implementar las aplicaciones y ventajas de motores de
corriente continua para proyectos y saber elegir el mejor motor de
acuerdo a las necesidades que se presenten.
Bibliografa. Mquinas Elctricas y sistemas de potencia, 6ta.
Edicin. Autor Theodore Wildi. Editorial Pearson Education.
Mquinas Elctricas, 6ta. Edicin. Autor Fitzgerald. Editorial Mc
Graw Hill.