Motores Eléctricos

MOTORES ELÉCTRICOS

MOTOR.

El componente eléctrico por excelencia es el motor. Un motor eléctrico es un sistema que convierte la energía eléctrica en mecánica. Si no se menciona ningún otro adjetivo solemos suponer que el motor ofrece un movimiento giratorio, y por eso, cuando escuchamos su nombre automáticamente nos imaginamos un eje con un volante, polea o engrane, girando.

Si afinamos en el significado del término, podemos decir que el conjunto imán-bobina del altavoz que hace mover su membrana, se llama igualmente motor, pues en él la energía eléctrica también es transformada en movimiento, esta vez "armónico". Y el vibrador del móvil o ese al que se recurre en los chistes y películas de baja calidad. Nosotros nos vamos a centrar en el motor que seguramente encontraremos compartiendo el trabajo con los sistemas electrónicos de las máquinas a las que vamos a servir.

El primer detalle que hemos de tener en cuenta de un motor eléctrico es que su movimiento es consecuencia de fuerzas que se producen por culpa de campos magnéticos que se crean en su interior. Estos campos son creados por corrientes eléctricas a las que se hace circular a través de bobinas. En los motores pequeños utilizados, por ejemplo, para el enfoque de máquinas de fotos, juguetes, etc., se combinan los campos creados por la corriente eléctrica y los que ofrecen imanes permanentes.

MOTOR DE CONTINUA Y DE ALTERNA.

Cuando, al echar un vistazo a un sistema del cual conocemos aún muy pocos detalles, tenemos que entablar contacto con un motor, además de en su tamaño y potencia, nos solemos preguntar si éste trabaja conectado a corriente continua o alterna: "...¡¿Es de continua o alterna?!...". Puede que su perfil no se corresponda con ninguno de los dos, pero hacernos esta pregunta es de lo más cabal, porque de su respuesta deducimos algunos detalles sobre su comportamiento, que, evidentemente, tendrá mucho que ver con las necesidades del puesto que atiende el motor.

MOTOR Y GENERADOR.

Normalmente los motores son máquinas reversibles. Esto significa que si les aplicamos energía mecánica haciéndole girar a su eje, ellos la convierten en eléctrica, comportándose como dinamos, si producen corriente continua, o alternadores si es alterna.

MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA.

El movimiento giratorio de los motores de C.C. se basa en el empuje derivado de la repulsión y atracción entre polos magnéticos. Creando campos constantes convenientemente orientados en estator y rotor, se origina un par de fuerzas que obliga a que la armadura (también le llamamos así al rotor) gire buscando "como loca" la posición de equilibrio.

Gracias a un juego de conexiones entre unos conductores estáticos, llamados escobillas, y las bobinas que lleva el rotor, los campos magnéticos que produce la armadura cambian a medida que ésta gira, para que el par de fuerzas que la mueve se mantenga siempre vivo.

Las partes fundamentales de un motor de corriente continua son:

1. Estator. Es el que crea el campo magnético fijo, al que le llamamos Excitación. En los motores pequeños se consigue con imanes permanentes. Cada vez se construyen imanes más potentes, y como consecuencia aparecen en el mercado motores de excitación permanente, mayores.

2. Rotor. También llamado armadura. Lleva las bobinas cuyo campo crea, junto al del estator, el par de fuerzas que le hace girar.

Inducido de C.C.

3. Escobillas. Normalmente son dos tacos de grafito que hacen contacto con las bobinas del rotor. A medida que éste gira, la conexión se conmuta entre unas y otras bobinas, y debido a ello se producen chispas que generan calor. Las escobillas se fabrican normalmente de grafito, y su nombre se debe a que los primeros motores llevaban en su lugar unos paquetes hechos con alambres de cobre dispuestos de manera que al girar el rotor "barrían", como pequeñas escobas, la superficie sobre la que tenían que hacer contacto.

4. Colector. Los contactos entre escobillas y bobinas del rotor se llevan a cabo intercalando una corona de cobre partida en sectores. El colector consta a su vez de dos partes básicas:

a. Delgas. Son los sectores circulares, aislados entre sí, que tocan con las escobillas y a su vez están soldados a los extremos de los conductores que conforman las bobinas del rotor.

b. Micas. Son láminas delgadas del mismo material, intercaladas entre las delgas de manera que el conjunto forma una masa compacta y mecánicamente robusta.

Visto el fundamento por el que se mueven los motores de C.C., es facil intuir que la velocidad que alcanzan éstos dependen en gran medida del equilibrio entre el par motor en el rotor y el par antagonista que presenta la resistencia mecánica en el eje.

EXCITACIÓN.

La forma de conectar las bobinas del estator es lo que se define como tipo de excitación. Podemos distinguir entre:

1. Independiente. Los devanados del estator se conectan totalmente por separado a una fuente de corriente continua, y el motor se comporta exactamente igual que el de imanes permanentes. En las aplicaciones industriales de los motores de C.C. es la configuración más extendida.

2. Serie. Consiste en conectar el devanado del estator en serie con el de la armadura. Se emplea cuando se precisa un gran par de arranque, y precisamente se utiliza en los automóviles. Los motores con este tipo de excitación se embalan en ausencia de carga mecánica. Los motores con esta configuración funcionan también con corriente alterna.

3. Paralelo. Estator y rotor están conectados a la misma tensión, lo que permite un perfecto control sobre la velocidad y el par.

4. Compound. Del inglés, compuesto, significa que parte del devanado de excitación se conecta en serie, y parte en paralelo. Las corrientes de cada sección pueden ser aditivas o sustractivas respecto a la del rotor, lo que da bastante juego, pero no es este el lugar para entrar en detalles al respecto.

VELOCIDAD DEL MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA.

Colector. El número de delgas que observamos hace suponer que su inducido posee una gran cantidad de bobinas, lo que implica un empuje muy constante y por lo tanto un movimiento "redondo".

Como ya hemos dicho, la configuración más popular es la de excitación independiente, y a ella se refieren las dos expresiones que vienen a continuación:

1. La velocidad es proporcional al valor de la tensión media de C.C. esto es válido siempre que se mantengan constantes, las condiciones de excitación

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