Los motores de corriente continua presentan el inconveniente de que sólo pueden ser alimentados a través de equipos que convierten la corriente alterna, suministrada por la red, en corriente continua.
Por otro lado, su constitución es mucho más compleja que los motores de corriente alterna, y se necesita de colectores con delgas y escobillas para su funcionamiento, lo que aumenta considerablemente los trabajos de mantenimiento.
Como ventaja, poseen un par de arranque elevado y su velocidad se puede regular con facilidad entre amplios límites, lo que los hace ideales para ciertas aplicaciones, como los aparatos de tracción eléctrica, como tranvías, trenes, coches eléctricos, helicópteros eléctricos, drones y en todas aquellas que sea muy importante la regulación y el control de las características funcionales del motor.
Principio de funcionamiento.
Como todos los motores eléctricos, su funcionamiento se basa en la fuerza que aparece en los conductores cuando son recorridos por una corriente eléctrica y a su vez están sometidos a la acción de un campo magnético.
Los polos magnéticos del imán, situados en el estator, son los encargados de producir el campo magnético inductor.
La espira, que se sitúa en el rotor, es recorrida por una corriente continua, que se suministra a través de un anillo de cobre, cortado por la mitad, llamado colector de delgas. Las dos mitades se aíslan eléctricamente y se sitúa sobre ellas unos contactos deslizantes de carbón que son las escobillas, de tal forma que la corriente aplicada por la fuente de alimentación puede llegar a los conductores del rotor
Como las corrientes que circulan por ambas espiras son contrarias, al aplicar la regla de la mano izquierda, se comprueba que aparecen fuerzas también contrarias en cada lado activo de la espira, lo que determina el par de giro.
Para que el sentido de giro sea siempre el mismo, el par de fuerzas siempre deberá actuar en el mismo sentido.
Para conseguir que el motor gire en uno u otro sentido, solo hay que invertir el sentido del par de fuerzas, esto se consigue invirtiendo el sentido de la corriente del rotor y manteniendo el campo magnético del inductor fijo.
Básicamente lo que hay que hacer es cambiar la polaridad. Invertir los cables en los bornes.
Constitución del motor de corriente continua
Es prácticamente igual al generador de cc, que es un dínamo. Estas máquinas son reversibles y pueden funcionar indistintamente como un motor o como un generador.
Se necesitan 3 partes fundamentales para su funcionamiento:
- Un circuito que produzca el campo magnético, que es el circuito inductor: estator.
- Un circuito que al ser recorrido por la corriente eléctrica desarrolle pares de fuerza que pongan en movimiento al rotor, que es el circuito inducido, y
- Un colector de delgas con escobillas.
El estator.
En el estator se sitúa el circuito inductor, consta de una envolvente de acero laminado o hierro forjado llamada culata o yugo, donde se sitúan los núcleos correspondientes a los polos principales y en los que se arrolla el bobinado encargado de producir el campo magnético de excitación.
Alimentando con corriente continua a estas bobinas, se consiguen campos magnéticos más intensos que con imanes permanentes.
Aparte de los polos principales, también se suele incorporar, en la culata, unas pequeñas piezas polares, con sus consiguientes devanados, conocidas como polos auxiliares o de conmutación. Estos polos evitan los efectos perjudiciales producidos por la reacción del inducido.
El rotor.
Para que las fuerzas originadas en los conductores del rotor sean aplicadas de una forma uniforme en el rotor, los conductores se reparten uniformemente por el núcleo rotórico.
El núcleo del circuito inducido se construye con una pieza cilíndrica formada por chapas magnéticas apiladas para evitar las pérdidas por histéresis y Focault. A lo largo de este núcleo se construyen ranuras para aislar los conductores del circuito inducido.
Los colectores y las escobillas.
El colector consta de varias delgas de cobre electrolítico, con el fin de poder conectar a él los diferentes circuitos del inducido. Estas conexiones se llevan a cabo por soldadura blanda, con estaño.
Las delgas se aíslan entre sí con separadores de micanita, que es un aislante.
Las escobillas transmiten la corriente al inducido a través de su frotamiento con el colector. Se suelen fabricar de carbón puro o de grafito. Van montadas sobre unas porta-escobillas en las que se le puede regular la presión. Para un correcto enclavamiento las escobillas deben apoyar sobre las delgas del colector con toda su superficie. Incluso a veces es necesario lijarlas para conseguirlo.
Dada la fricción a la que se someten las escobillas, estas poseen una vida útil limitada. Una de las tareas de mantenimiento fundamental para un motor de corriente continua es reponer las escobillas desgastadas y limpiar las delgas del colector.