martes, 2 de enero de 2018

MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA (III): FUNCIONAMIENTO

Para explicar el funcionamiento de este tipo de motor vamos a basarnos en su versión más simple, un motor bipolar.


En la imagen se puede observar que este motor consta de un imán permanente dividido en dos partes fijas y que forman parte del estator. El semicírculo rojo corresponde al polo norte mientras que el azul corresponde al sur.

Entre estos dos polos, observamos el rotor, que consta de un electroimán que va girando entre los polos magnéticos del imán permanente. Además, se puede observar un colector dividido en dos segmentos y dos escobillas haciendo contacto con ellos en el eje del rotor.

La batería está conectada de tal manera que la corriente fluye desde el polo positivo, que se encuentra conectado a la escobilla izquierda hasta el polo negativo conectado a la derecha. Las escobillas permanecen en contacto permanente con las secciones del colector incluso mientras el rotor se encuentra girando.

Como podemos observar en la imagen, los segmentos del colector y por tanto la bobina del rotor se energizan con la corriente eléctrica que suministra la pila por el contacto del colector con las escobillas. La corriente que recibe el colector a través de la escobilla izquierda, identificada con el símbolo + recorre las espiras de la bobina de la mitad roja del electroimán y continúa recorriendo posteriormente las espiras de la mitad azul para finalmente retornar al polo negativo de la batería y completar el circuito eléctrico.

Cuando la corriente eléctrica comienza a fluir por la parte de la bobina con las espiras rojas, el electroimán adquiere polaridad norte “N” en ese extremo y polaridad sur “S” en el lado opuesto, representado por las espiras azules.

Según la Ley de Lorentz y aplicando la “Regla de la mano izquierda” se puede comprobar que, en estas condiciones, debido al torque magnético producido en el sentido contrario a las agujas del reloj, el rotor comienza a girar. Este torque es el resultado del rechazo que se produce entre las polaridades iguales del campo electromagnético del rotor y el campo magnético del imán permanente colocado en el estator.  

Cada vez que el electroimán del rotor gira media vuelta y alcanza la posición vertical, las escobillas dejan de hacer contacto con los segmentos del color, que también giran junto al rotor. En esta posición, el flujo de corriente eléctrica a las espiras de la bobina del rotor para instantáneamente. Sin embargo, la fuerza de inercia o impulso que mantiene el electroimán, hacen que continúe girando y este punto se sobrepase inmediatamente, por lo que los segmentos del colector ahora pasan a tener la posición contraria a la que tenían anteriormente y entran en contacto de nuevo con las escobillas.

Como se puede observar, la bobina del rotor vuelve a energizarse, sin embargo, al haber cambiado la polaridad de la corriente eléctrica suministrada por el colector, los polos magnéticos del electroimán del rotor cambian también. Este cambio periódico en la polaridad de la corriente que alimenta la bobina, permite que los polos del electroimán sean siempre los mismos a cada lado del eje del rotor, por lo que son continuamente rechazados por los polos magnéticos del imán permanente, dando lugar a que el rotor gire ininterrumpidamente mientras se le suministre corriente desde la fuente de fuerza electromotriz.

Hasta aquí la explicación sobre el funcionamiento de este tipo de motores tan importantes a nivel industrial. Con este último post, cerramos las entradas dedicadas a los motores de corriente continua. Próximamente podréis encontrar información sobre motores de alterna, también muy interesantes.  

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