MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA

Los motores de corriente continua (c.c.) tienen  una serie de características que los hace especialmente indicados para algunas, sobre todo en el ámbito industrial.
Ofrecen una  amplia gama de velocidad, son fáciles de controlar,  presentan un alto rendimiento para un rango de velocidades muy  amplio y  tienen una elevada capacidad  de sobrecarga.
Son ampliamente utilizados en el ámbito de la juguetería, del tipo de imanes permanentes se pueden conseguir potencias desde algún watio a hasta cientos de watios.
Así como en los equipos lectores de CD, en los giradiscos y en las unidades de almacenamiento magnético, donde se utilizan motores de imán fijo y sin escobillas, estos motores proporcionan un eficaz control de la velocidad y un elevado par de arranque.
Otra importante  ventaja es su  facilidad para la inversión de giro en cualquier tamaño y con  elevadas cargas, al tiempo que son capaces de actuar de modo reversible, devolviendo energía a la línea durante los tiempos de frenado y reducción de velocidad. 

FASES DE FUNCIONAMIENTO DE UNMOTOR DE CORRIENTE CONTINUA

Se distinguen claramente varias fases de funcionamiento de los motores de c.c.

• Arranque, es el momento inicial en el que, partiendo del reposo (motor total mente parado), se conecta a la red, en ese instante el motor debe vencer el par resistente que se le opone constituido por las resistencias debidas a la inercia y a los rozamientos de los órganos móviles del motor, este par resistente debe ser inferior al par de arranque del motor, porque de no ser así el motor no arrancaría.
  Esta etapa es crucial para el motor ya que la intensidad captada de la línea alcanza picos muy elevados que podrían ocasionar graves daños a la línea y quemar los bobinados del motor. Para evitar esto se introduce una resistencia en serie con el inducido, que consistirá en un reóstato  de arranque de varios escalones, el cual está en su mayor valor  en el momento del arranque y que luego va disminuyendo lentamente durante el proceso  hasta que el motor alcance el nivel de trabajo nominal. Este reóstato puede ser manual o automático y ahora hasta  electrónicos. Como variadores electrónicos de tensión, generalmente de tiristores (SCR) (silicon controled rectifier), se alimentan con corriente alterna que convierten en tensión continua variable, permitiendo el arranque por aplicación creciente de tensión, limitando la corriente y el par de arranque.

• Aceleración, es el periodo en que el motor va ganando velocidad hasta alcanzar la de régimen nominal, por ello el par motor debe ser muy poderoso en esta fase, ya que además de vencer el par resistente debe acelerar el motor hasta alcanzar la velocidad de funcionamiento normal.

• Régimen nominal, es cuando el motor ha alcanzado su marcha nominal y se mantienen todos los parámetros, en este instante el par motor debe ser igual al par resistente y de signo opuesto.

• Estabilidad en los motores de c.c. tras alcanzar el régimen nominal, pueden modificarse los parámetros del motor de forma inesperada, debido a pérdidas de carga,… para que el motor se comporte de modo estable es preciso que responda a estas variaciones de modo que trate de anularlas, para recuperar el régimen nominal, de no ser así, se dice que el sistema es inestable, es decir, cuando tras producirse una acción que modifica los parámetros, estos continúan separándose más y más de sus valores nominales.
  Por lo tanto cuando se produce un aumento brusco de velocidad el motor estable responde con un par motor inferior al resistente, para tratar de reducir la velocidad y así recuperar el régimen nominal. Si el motor fuese inestable el par motor sería mayor que el resistente con lo que aumentaría progresivamente la velocidad, embalándose el motor.
  Si las variaciones de régimen son en el sentido de disminuir la velocidad un motor estable responde amentando su par motor frente al resistente para tratar de corregir la velocidad y recuperar el régimen nominal de trabajo.

• Inversión del sentido de giro, el motor puede funcionar en ambos sentidos de giro, para lo que es necesario intercambiar las conexiones de ambos devanados.
  Recordemos que el sentido del par motor depende de la polaridad del campo magnético y del sentido de la corriente del inducido; si invertimos las conexiones del inducido, invertimos el sentido de la corriente en él, y si lo hacemos en el inductor invertiremos la polaridad del campo magnético.
  Si se cambia el sentido de giro con el motor detenido, no importa cuál sea el devanado en el que se permutan las conexiones, pero si el cambio de sentido de giro se realiza con el motor en marcha, es necesario que sea el devanado inducido el que cambie de conexión, porque si se hiciera con el bobinado inductor, durante un instante quedará la máquina sin excitación, lo que provocaría el embalamiento del motor.

• Frenado de un motor de c.c. para detener un motor no es suficiente con desconectarlo de la red, ya que por inercia éste continuaría girando. Existen tres procedimientos distintos para frenar un motor:

• Frenado dinámico, se hace funcionar al motor como generador, transformando la energía mecánica de rotación en energía eléctrica, que puede ser inmediatamente consumida en unas resistencias conectadas al efecto (frenado reostático), o bien se cede a la red de alimentación eléctrica (frenado regenerativo).

• Frenado en contramarcha, para lo que se precisa invertir el sentido del par electromagnético mientras el motor está en marcha.

 CONEXIÓN DE MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA
El acoplamiento entre el sistema eléctrico y mecánico se produce mediante el campo magnético inductor y este puede producirse mediante imanes permanentes, solución que solo se emplea en motores de muy poca potencia, o lo que es más común por electroimanes alimentados por corriente continua, constituyendo el devanado inductor de la máquina, según sea la alimentación de estas bobina, las máquinas pueden ser de excitación independiente o autoexcitadas.
Excitación independiente:
Cuando la corriente continua que alimenta el devanado inductor proviene de una fuente de alimentación independiente de la máquina, (un generador de c.c. un rectificador, una batería,...).

 

U: voltaje de alimentación

R_ex: bobina de excitación o inductor

R_t: Resistencia de control de la excitación

E: Inducido del motor

R_A: Reóstato de control de arranque

R_i: Resistencia interna del motor

Autoexcitación  Shunt o paralela:

Cuando la corriente continua que recorre las bobinas inductoras procede de la misma máquina de c.c. Aprovechando la existencia de un cierto magnetismo remanente, debido al ciclo de histéresis que presentan los materiales magnéticos, este flujo remanente provoca que al girar el inducido se genere en él una pequeña f.e.m., que convenientemente aplicada al circuito de excitación, dará lugar a una pequeña corriente inducida que reforzará el magnetismo remanente de inicio, lo que provocará que la f.e.m. inicial se vea reforzada, generando una mayor corriente, que dará mayor excitación, reforzándose el flujo, produciendo un nuevo aumento de f.e.m. y así sucesivamente hasta conseguir el punto de cebado de la máquina, en el que se alcanza un punto de estabilidad de tensión en bornes de la máquina, dando lugar a que se mantenga constante la corriente de excitación y por lo tanto también el flujo inductor. Este punto de estabilidad se alcanza debido a que los materiales magnéticos presentan un codo de saturación, a partir del cual aunque se aumente la corriente de excitación, no puede aumentarse la magnetización del núcleo magnético.

 

 Autoexcitación  Serie:

El esquema de un motor autoexcitación serie es como el de la figura, donde se observa que el devanado inductor está conectado en serie con el devanado del inducido, por lo que en este caso solamente hay un circuito eléctrico, 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.

 

Autoexcitación  Compound:

Para aprovechar las características que tiene cada uno de los dos motores anteriores, se recurre al montaje de un sistema de excitación que los combina, es llamado compound, o compuesto, y pude ser largo o corto, según que el devanado derivación comprenda o no al devanado serie.

En estos motores, parte del devanado excitador se coloca en serie y parte en paralelo.

Presentan características intermedias entre el motor serie y Shunt, mejorando la precisión y estabilidad de marcha del serie y el par de arranque del Shunt y no corre el de embalarse al perder la carga.

http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio//4750/4933/html/463_motor_autoexcitacin_serie.html