Revista ismael, jose emilio

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Con respecto a varios tipos de electrodomésti- cos, en la mayoría de los casos son equipos que se conectan directamen- te a la red de corriente alterna (C.A.) de la casa, pero inmediatamente un dispositivo electrónico interno, compuesto por un puente rectificador de cuatro diodos semicon- ductores de silicio, con- vierten esa corriente al- terna en corriente directa para que el motor o mo- tores que contiene el equipo en cuestión pue- dan funcionar adecuada- mente En todos los ámbitos de la vida moderna pode- mos encontrar hoy en día muchos dispositivos y equipos que emplean motores eléctricos de diversos modelos, tama- ños y potencias para rea- lizar un determinado tra- bajo. Todos ellos, sin excepción, funcionan con corriente alterna (C.A.), o de lo contrario con corriente directa (C.D.), conocida también como corriente continua (C.C.). Sin embargo, la mayoría de los dispositi- vos y equipos que re- quieren poca potencia para poner en funciona- miento sus mecanismos emplean solamente mo- tores de corriente directa de pequeño tamaño, que utilizan como fuente su- ministradora de corriente eléctrica o fuerza electro- motriz (F.E.M.)pilas, ba- tería, o un convertidor de corriente alterna en dire- cta. Podemos encontrar pequeños motores de corriente directa instala- dos en infinidad de apa- ratos y dispositivos elec- trodomésticos de funcio- namiento eléctrico o electrónico, como seca- doras de pelo, herra- mientas de mano, jugue- tes y en algunos meca- nismos de coches y otros vehículos de transporte. MOTORES CORRIENTE DIRECTA USO DE MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA EN LA VIDA DIARIA Se pueden encontrar motores eléctricos de corriente directa instala- dos en infinidad de apa- ratos y dispositivos domésticos, así como en herramientas de mano. Entre esos equipos se pueden mencionar, por ejemplo, desde secado- ras de pelo hasta destor- nilladores que funcionan directamente con pilas, baterías o convirtiendo la corriente alterna (C.A.) que toman de la red eléctrica doméstica en corriente directa (C.D.). Muchos coches y otros vehículos de transporte utilizan también motores de corriente directa para accionar los limpiapara- brisas, elevalunas eléctri- cos, así como el ventila- dor de refresco del motor de combustión interna de gasolina o de petróleo. Contenido: BASES DEL FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES DE CORRIENTE DI- RECTA 2 EL MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA (C.D.) Y LA "LEY DE LA FUERZA DE LORENTZ" 3 CÓMO FUNCIONA EN LA PRÁCTICA LA “LEY DE LA FUERZA DE LORENTZ” 3 FORMA DE DETERMINAR LA POLA- RIDAD DE UN ELECTROIMÁN 4 PARTES QUE INTEGRAN UN MOTOR COMÚN DE CORRIENTE DIRECTA 4 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE CORRIENTE DIRE- CTA 5 FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR COMÚN DE CORRIENTE DIRECTA 6 TIPOS DE MOTORES DE CO- RRIENTE CONTINUA 7 Puntos de interés especial: BASES DEL FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA EL MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA (C.D.) Y LA "LEY DE LA FUERZA DE LORENTZ" FORMA DE DETERMINAR LA POLARIDAD DE UN ELECTROIMÁN PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA Revista virtual: fundamentos de Ing. Eléctrica ISMAEL BURGOS, JOSE EMILIO SAER UNIVERSIDAD FERMIN TORO MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA DOMINGO, 22/07/2012 VOLUMEN I, Nº 1 Vista interna de un pequeño motor de corriente directa (C.D.) de 3 volt, alimentado por dos pilas tipo AA, de 1 ½ volt cada una, conectadas en serie.

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Page 1: Revista ismael, jose emilio

Con respecto a varios tipos de electrodomésti-cos, en la mayoría de los casos son equipos que se conectan directamen-te a la red de corriente alterna (C.A.) de la casa, pero inmediatamente un dispositivo electrónico interno, compuesto por un puente rectificador de cuatro diodos semicon-ductores de silicio, con-vierten esa corriente al-terna en corriente directa para que el motor o mo-tores que contiene el equipo en cuestión pue-dan funcionar adecuada-

mente

En todos los ámbitos de la vida moderna pode-mos encontrar hoy en día muchos dispositivos y equipos que emplean motores eléctricos de diversos modelos, tama-ños y potencias para rea-lizar un determinado tra-bajo. Todos ellos, sin excepción, funcionan con corriente alterna (C.A.), o de lo contrario con corriente directa (C.D.), conocida también como corriente continua (C.C.). Sin embargo, la mayoría de los dispositi-vos y equipos que re-quieren poca potencia para poner en funciona-miento sus mecanismos

emplean solamente mo-tores de corriente directa de pequeño tamaño, que utilizan como fuente su-ministradora de corriente eléctrica o fuerza electro-motriz (F.E.M.)pilas, ba-tería, o un convertidor de corriente alterna en dire-cta. Podemos encontrar pequeños motores de corriente directa instala-dos en infinidad de apa-ratos y dispositivos elec-trodomésticos de funcio-namiento eléctrico o electrónico, como seca-doras de pelo, herra-mientas de mano, jugue-tes y en algunos meca-nismos de coches y otros vehículos de transporte.

MOTORES CORRIENTE DIRECTA

USO DE MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA EN LA VIDA DIAR IA

Se pueden encontrar motores eléctricos de corriente directa instala-dos en infinidad de apa-ratos y dispositivos domésticos, así como en herramientas de mano. Entre esos equipos se pueden mencionar, por ejemplo, desde secado-ras de pelo hasta destor-

nilladores que funcionan directamente con pilas, baterías o convirtiendo la corriente alterna (C.A.) que toman de la red eléctrica doméstica en

corriente directa (C.D.).

Muchos coches y otros vehículos de transporte utilizan también motores de corriente directa para

accionar los limpiapara-brisas, elevalunas eléctri-cos, así como el ventila-dor de refresco del motor de combustión interna de

gasolina o de petróleo.

Contenido:

BASES DEL FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES DE CORRIENTE DI-RECTA

2

EL MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA (C.D.) Y LA "LEY DE LA FUERZA DE LORENTZ"

3

CÓM O FUNCIONA EN LA PRÁCTICA LA “LEY DE LA FUERZA DE LORE NTZ”

3

FORMA DE DETERMINAR LA POLA-RIDAD DE UN ELECTROIMÁN

4

PARTES QUE INTEGRAN UN MOTOR COMÚN DE CORRIENTE DIRECTA

4

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE CORRIENTE DIRE-CTA

5

FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR COMÚN DE CORRIENTE DIRECTA

6

TIPOS DE MOTORES DE CO-RRIENTE CONTINUA

7

Puntos de interés especial:

BASES DEL FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA

EL MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA (C.D.) Y LA "LEY DE LA FUERZA DE LORENTZ"

FORMA DE DETERMINAR LA POLARIDAD DE UN ELECTROIMÁN

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA

Revista vi r tual : fundamentos de Ing. E léctr ica ISMAEL BURGOS, JOSE EMILIO SAER

UNIVERSIDAD FERMIN TORO

MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA

DOMINGO, 22/07/2012

VOLUMEN I , N º 1

Vista interna de un pequeño motor de corriente directa (C.D.) de 3 volt, alimentado por dos pilas tipo AA, de 1 ½ volt cada una, conectadas en serie.

Page 2: Revista ismael, jose emilio

Un pequeño motor común

de corr iente direc ta (C.D.) basa su funciona-miento en el rechazo que

se produce entre el campo magnético que rodea al electroimán del rotor y el

campo magnético de un imán permanente colocado de forma fija en el cuerpo

d e l m o t o r . Característica de los ima-

nes permanentes

En la mayoría de los casos un imán se compone de

una pieza completamente

metálica u obtenida me-diante un proceso de pulvi-metalurgia. Puede tener

sección redonda, cuadrada, o rectangular y forma recta, curva, en herradura o semi-

herradura con diferentes longitudes. Su principal propiedad es que posee

magnetismo permanente y polaridad diferente en cada uno de sus extremos A uno

de los extremos del imán le corresponde el polo nor-te “N” y al otro, el polo

sur “S”. Su característica

principal radica en que pue-de atraer algunos metales, así como a otro imán que le

enfrentemos, cuando los polos magnéticos son dife-rentes (como, por ejemplo,

polo norte de un imán con polo sur de otro imán) o, por el contrario, rechazarlo

cuando sus polaridades son iguales (polo norte con

norte, o polo sur con sur).

intensidad del campo magnético que crea la bobina cuando ésta se encuentra energizada, o s ea , c on ect ad a a unafuente de fuerza elec-tromotriz (F.E.M.). De esa forma el núcleo de hierro se convierte en un elec-t r o i m á n . El campo electromagnéti-co que acompaña al núcleo metálico del elec-

Característica de los

electroimanes

Los electroimanes en su mayoría se componen de un núcleo metálico com-puesto por una aleación de acero al silicio. Alrede-dor de ese núcleo se en-rolla un alambre de cobre desnudo (protegido por una capa de barniz aislan-te) formando una bobina. La función del núcleo metálico es reforzar la

troimán provocará la apa-rición de un polo magnéti-co diferente en cada uno de sus extremos: uno nor-te “N” y otro sur “S”, por

lo que se comportará de la misma forma que lo

hace un imán permanente

BASES D EL F UNCIONAMIENTO D E LOS MOTOR ES D E CORRIENTE DIRECTA

BASES D EL F UNCIONAMIENTO D E LOS MOTOR ES D E CORRIENTE DIRECTA

unos casos, de forma tempo-ral en otros o, por el contra-rio, no sufrir ninguna altera-ción. Cualquier cambio que ocurra dependerá, exclusiva-mente, de la naturaleza del metal expuesto al campo m a g n é t i c o . Resulta evidente que un me-tal que haya quedado mag-netizado de forma perma-nente, generalmente mantie-ne el magnetismo de forma indefinida y, por tanto, la propiedad de atraer otros

metales, mientras que los que se magnetizan de forma temporal sólo conservarán un “magnetismo remanente” por un breve período de tiempo; pasado unos pocos segundos o minutos el mag-netismo remanente se pierde por completo. Por último existen otros metales que no son atraídos ni afectados por el magnetismo, por lo que nunca quedan magnetiza-dos.

BAS ES DEL FUNCI ONAMIENTO D E LOS MOTOR ES DE CORRIENTE DIRECTA

Aunque desde tiempos inme-moriales se conocen los ima-nes naturales con magnetis-mo permanente, desde hace años en la mayoría de las aplicaciones prácticas se emplean imanes magnetiza-dos de forma artificial. Cuando acercamos determi-nados metales al campo magnético de un imán (o igualmente de un elec-troimán), estos pueden que-dar magnetizados también de forma permanente en

La "magnetita" es el único imán

permanente que se puede encontrar de forma natural en La

Tierra. Constituye un mineral

compuesto por un doble óxido

denominado "tetraoxido de

trihierro"

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UNIVERSIDA D FERMIN TORO

Ilustración de un imán perma-nente mostrando sus polos

norte-sur (N-S) y el campo magnético que posee a su

alrededor. El sentido de las líneas de fuerza del campo

magnético del imán parten siempre del polo norte “N” al

polo sur “S”.

A t r a c c i ó n o r e p u l -sión que se manifies-ta cuando se.enfrentan las polaridades diferentes o igua-les de un imán.permanente.

Page 3: Revista ismael, jose emilio

La “Ley de la Fuerza de Lorentz”, descubierta por el físico-matemático holandés Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928), postula que cuando una partícula carga-da eléctricamente se mueve dentro de un campo magné-tico experimenta una fuerza perpendicular a la dirección de ese movimiento y per-pendicular, a su vez, a la dirección del flujo del campo

magnético.

Demostración de cómo actúa la “Ley de la fuerza

de Lorentz” empleando la “Regla de la mano izquier-

da”

La “Ley de la Fuerza de Lorentz” se puede demos-trar empleando la “Regla de l a m a n o i z q u i e r -da” propuesta por el físico e ingeniero eléctrico británi-co John Ambrose Fle-ming.(1849-1945). En esta ilustración se puede obser-var el dedo índice de la mano izquierda señalan-do.en.la dirección que tie-nen las líneas de flu-

jo magnético. “ ” del imán permanente (del polo. norte al polo sur), el dedo medio señalando el sentido de circulación de la corriente eléctrica “I”a. través del cable conductor creando un campo. electromagnético a su alrededor y, finalmente, el dedo pulgar señalando en la. dirección “F” en la que se moverá el ca-ble cuando su campo elec-tromagnético interactúe con e l c am p o m ag né t i -

co del imán permanente.

i m á n .

En la parte central de la ilustración se ha conectado una pila o batería a los dos extremos del alambre de

cobre para energizarlo. La flecha de color rojo nos indica el sentido convencional en que circula lacorriente eléctrica a través del

alambre (suministrada por la ba-tería), mientras la flecha verde indica la dirección en la que será

rechazado o empujado el alambre, o sea, hacia la izquierda obede-ciendo a la “Ley de la fuerza de Lorentz”. La dirección de ese

movimiento se puede determinar aplicando la “Regla de la Mano Izquierda”. Esa posición que ad-quiere el alambre la mantendrá así

durante todo el tiempo que se encuentre energizado o conectado

En la parte izquierda de esta ilus-tración se pueden observar dos

polos magnéticos pertenecientes a un imán permanente (polo nor-te “N” y polo sur “S”). Las flechas

de color violeta representan la dirección del flujo del campo magnético del imán permanente, moviéndose del polo norte al polo

sur. Entre los dos polos magnéti-cos se ha colocado una especie de trapecio compuesto por un

simple alambre de cobre suspen-dido de un aditamento de color negro (no conductor de la corrien-te), que le permite al alambre

balancearse libremente. Como todavía el alambre no se ha co-nectado a la corriente eléctrica no se encuentra energizado, perma-

neciendo en posición de reposo suspendido entre los dos polos del

a la pila o batería, o hasta que se invierta la polaridad de ésta en el

c i r c u i t o . En la parte derecha de la misma

ilustración se puede comprobar que al variar la posición de la pila y, por tanto, la polaridad de la conexión del alambre al circuito,

éste se mueve hacia la derecha. Esa posición la mantendrá tam-bién durante todo el tiempo que se

encuentre conectado a la pila o batería, o hasta que se invierta de nuevo la polaridad en el circuito y retorne otra vez a la posición

izquierda. En caso que desconec-temos la pila o batería del circuito, el alambre retornará a la posición de reposo que mantenía al princi-

pio antes de ser energizado.

EL M OTOR D E CORR IENTE DIR ECTA (C.D .) Y LA "LEY D E LA

F UER ZA D E LOR ENTZ"

CÓM O F UNCIONA EN LA PRÁ CTICA LA “LEY D E LA F UERZA D E

LORENTZ”

alrededor, cuyas líneas de fuerza aparecen siguien-do el mismo sentido de las agujas del reloj, o en sentido contrario, según sea la polaridad de la fuente de fuerza electro-motriz (F.E.M.) que tenga conectada suministrándo-le la corriente eléctrica. Para determinar en cada caso en que sentido se crean esas líneas de fuer-

za se emplea la “Regla de la mano derecha”.

Como se puede observar en la ilustración, mientras esa mano agarra el cable conductor y el dedo índice apunta en el mismo senti-do que circula la corriente, la posición de los cuatro dedos restantes indicará cuál es el. sentido de las líneas de fuerza que rode-

an al cable.

EL M OTOR D E CORR IENTE DIR ECTA (C.D .) Y LA "LEY D E LA

F UER ZA D E LOR ENTZ"

Regla de la mano dere-cha” para determinar el sentido de las líneas de fuerza del campo magnético alrededor de un cable por el que cir-cula la corriente eléctri-

ca.

Cuando la corriente eléc-trica circula o fluye por un cable conductor, se crea un campo magnético a su

La ley de la fuerza de Lorentz junto a la regla de la mano derecha forman un principio para el funcionamientos de las distintas variables de funcionamiento.

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VOLU ME N 1, N º 1

Ilustración de la "Regla de la mano izquierda".

Page 4: Revista ismael, jose emilio

La “Regla de la mano de-recha” permite determinar la polaridad que adquiere el núcleo metálico de un electroimán cuando se encuentra energizado. Para ello será necesario observar la forma en que se encuentran enrolladas las espiras de alambre de cobre sobre el núcleo y cuál es la polaridad de la fuente de fuerza electro-motriz (FEM) que le sumi-

nistra la corriente eléctri-ca para energizarla. Se-guidamente, y aplicando la “Regla de la mano de-recha”, se puede determi-nar qué polo adquirirá el electroimán en cada uno

de sus extremos

La forma en que se en-cuentran enrolladas las vueltas de alambre de cobre que envolviendo al núcleo metálico del elec-troimán para formar una

bobina, unido al sentido del recorrido de la corrien-te eléctrica a través de las espiras de ese alambre (asumiendo el sentido convencional de recorrido de la corriente), determina qué polo magnético se creará en cada uno de

sus extremos.

para energizar el elec-troimán. En los pequeños

motores las escobillas nor-malmente se componen de dos piezas o flejes metálicos que se encuentran fijos en la tapa que cierra la carcasa o

cuerpo del motor

• Tapa de la carca-sa (izquierda en la foto). Es la tapa que se emplea para cerrar uno de los extremos

• Escobillas. Representan dos contactos que pueden

ser metálicos en unos casos, o compuesto por dos piezas de carbón en otros. Las es-cobillas constituyen contac-tos eléctricos que se desli-

zan por encima de los seg-mentos del colector mien-tras estos giran. Su misión es suministrar a la bobina o bobinas del rotor a través

del colector, la corriente eléctrica directa necesaria

del cuerpo o carcasa del motor. En su cara interna se

encuentran situadas las es-cobillas de forma fija. El mo-tor de esta foto utiliza en función de escobillas dos

flejes metálicos.

FOR M A D E D ETERMI NAR LA POLARI D AD D E UN ELECTR OIMÁN

PA R TES QUE INTEGRA N UN M OTOR COM ÚN D E CORR IENTE

D IR ECTA

silicio, troqueladas con forma

circular y montadas en un

mismo eje con sus correspon-

dientes bobinas de alambre de

cobre, que lo convierten en

un electroimán giratorio. Por

norma general el rotor de la

mayoría de los pequeños mo-

tores de C.D. se compone de

tres enrollados o bobinas que

crean tres polos magnéticos.

Los extremos de cada una de

esas bobinas se encuentran

conectados a diferentes seg-

mentos del colector

Colector o conmuta-

dor. Situado en uno de los

extremos del eje del rotor, se

compone de un anillo desli-

zante seccionado en dos o

más segmentos. Generalmen-

te el colector de los pequeños

motores comunes de C.D. se

divide en tres segmentos.

PAR TES QUE I NTEGR AN UN M OTOR COM ÚN D E COR RI ENTE

D IR ECTA

Carcasa metálica o cuer-

po del motor. Aloja en su

interior, de forma fija, dos

imanes permanentes con for-

ma de semicírculo, con sus

correspondientes polos norte

y sur

Rotor o parte giratoria

del motor. Se compone de

una estructura metálica for-

mada por un conjunto de

chapas o láminas de acero al

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UNIVERSIDA D FERMIN TORO

Partes de un pequeño motor

común de corriente directa.

Page 5: Revista ismael, jose emilio

El principio de funciona-miento de los motores eléctricos de corriente directa o continua se basa en la repulsión que ejer-cen los polos magnéticos de un imán permanente cuando, de acuerdo con la Ley de Lorentz, inter-actúan con los polos magnéticos de un elec-troimán que se encuentra montado en un eje. Este electroimán se denomina “rotor” y su eje le permite

girar libremente entre los polos magnéticos norte y sur del imán permanente situado dentro de la car-casa o cuerpo del motor. Cuando la corriente eléc-trica circula por la bobina de este electroimán gira-torio, el campo electro-magnético que se genera interactúa con el campo magnético del imán per-manente. Si los polos del imán permanente y del

electroimán giratorio coin-ciden, se produce un re-chazo y un torque magné-tico o par de fuerza que provoca que el rotor rom-pa la inercia y comience a girar sobre su eje en el mismo sentido de las ma-necillas del reloj en unos casos, o en sentido con-trario, de acuerdo con la forma que se encuentre conectada al circuito la

pila o la batería

vo "+" al polo negativo "–" de la batería, según indi-

can las flechas negras), cuando en la mitad iz-quierda de la espira de color rojo se forma el polo norte “N” coincidiendo con la misma polaridad del campo magnético del imán permanente fijo al cuerpo del motor, se pro-duce una fuerza de recha-zo entre ambos polos iguales. Si aplicamos la

En esta ilustración se muestra, de forma es-quemática y simplificada, un motor común de co-rriente directa (C.D.) con un rotor formado por una simple bobina de una sola espira de color rojo y azul, para diferenciar cada mi-tad. Si seguimos el reco-rrido de la corriente eléc-trica (I) asumiendo que

fluye en el sentido con-vencional (del polo positi-

“Regla de la mano izquier-da” se puede determinar que esa mitad de la espira se moverá hacia abajo (flecha verde izquierda). Por otra parte, en la mitad derecha (de color azul) ocurrirá lo mismo, pero a la inversa, por lo que apli-cando la propia regla comprobaremos que se moverá hacia arriba

(flecha verde derecha).

PR INCIPIO D E F UNCIONAM IENTO DEL M OTOR D E CORRIENTE

D IR ECTA

FUNCIÓN DEL COLECT OR O CON MUT ADOR EN EL MOT OR DE C .D .

mento 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 eléctrica

la función del colector es per-mitir el cambio constante de polaridad de la corriente en la bobina del electroimán del rotor para que sus polos cam-bien constantemente. Este cambio ocurre cada vez que

el electroimán gira media vuelta y pasa por la zona neu-tra, momento en que sus po-los cambian para que se pue-da mantener el rechazo que proporciona el imán perma-nente. Esto permitirá que el electroimán del rotor se man-tenga girando constantemente durante todo el tiempo que la batería o fuente de fuerza electromotriz (F.E.M.) se man-tenga conectada al circuito del motor, suministrándole co-rriente eléctrica.

FUNCIÓN DEL COLECT OR O CON MUT ADOR EN EL MOT OR DE C .D .

En el motor de corriente dire-cta el colector o conmutador sirve para conmutar o cambiar constantemente.el sentido de circulación de la corriente eléctrica a través del enrolla-do de la bobina del rotor ca-da vez.que completa media vuelta. De esa forma el polo norte del electroimán coinci-dirá siempre con el tam-bién.polo. norte del imán per-manente y el polo sur con el polo sur del propio imán. Al coincidir siempre dos.polos magnéticos, que en todo mo-

la función del

colector es permitir el cambio constante de

polaridad de la corriente en la bobina del

electroimán del rotor para que sus polos cambien

constantemente

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VOLU ME N 1, N º 1

Page 6: Revista ismael, jose emilio

La siguiente figura mues-tra, de forma animada, el funcionamiento de un mo-tor común bipolar de co-rriente directa. Como se puede observar, éste consta de un imán perma-nente en forma de semi-círculo, dividido en dos partes fijas al cuerpo del motor. La parte de color rojo del imán corresponde al polo norte “N” y la azul al polo sur “S”. También

encontramos un elec-

troimán que a modo de rotor gira entre los polos magnéticos del imán per-manente. En el eje del rotor se muestra un colec-tor dividido en dos seg-mentos y dos escobillas haciendo contacto con los mismos. La batería se encuentra conectada de tal forma que la corriente eléctrica fluye en el senti-do convencional con el p o l o p o s i t i -vo (+) conectado a la es-

cobilla 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.

que los segmentos del colector pasan a ocupar la posición opuesta a la que tenían. En esta nueva posición la bobina se vuelve a energizar, pero al cambiar la polaridad de la corriente eléctrica que le sumi-nistra el colector, los polos magnéticos en cada extremo del electroimán del rotor tam-b i é n c a m b i a n . El cambio constante de polari-dad de la corriente en la bobi-na permite que los polos del electroimán sean siempre los mismos a cada lado del eje del rotor. Así pueden ser rechaza-dos una y otra vez por los polos magnéticos del imán

Cada vez que el electroimán del rotor da media vuelta y alcanza la posición vertical o neutra, los segmentos del colector (que giran también de forma conjunta con el rotor cambiando constantemente su posición), dejan de hacer con-tacto con las escobillas. En esa posición el suministro de corriente eléctrica a las espiras de la bobina cesa, por lo que el campo electromagnético desaparece por completo por unos instantes. La fuerza de inercia o impulso que mantie-ne el electroimán al llegar a la posición neutra permite que continúe girando y sobrepase ese punto de inmediato, por lo

permanente, permitiendo que el rotor gire ininterrumpida-mente durante todo el tiempo que la fuente de fuerza elec-tromotriz (F.E.M.) se manten-ga conectada al circuito eléctri-c o d e l m o t o r . Como se puede apreciar en la propia ilustración, de acuerdo con la forma en que se en-cuentra conectada la batería, el rotor gira en contra de las manecillas del reloj. Ahora bien, si queremos que gire en sentido contrario, sólo será necesario cambiar la conexión invirtiendo nosotros mismos su polaridad

F UNCIONAMIENTO DE UN M OTOR COM ÚN D E CORRIENTE D IRECTA

con el signo (+), recorre

las espiras correspondien-tes a esa mitad de la bobi-na del electroimán (de color rojo) y continúa re-corriendo las espiras de la mitad derecha (de color azul) para retornar, final-mente, a la batería por su p o l o n eg a t i v o ( –), completando así el cir-

cuito eléctrico del motor Cuando la corriente eléc-trica comienza a fluir por

la parte correspondiente a las espiras de color rojo, el electroimán adquiere polaridad norte “N” en

ese extremo y polaridad sur“S” en el extremo

opuesto representado por

las espiras de color azul

FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR COMÚN DE CORRIENTE DIRECTA

Como la bobina del rotor se encuentra conectada a ambos segmentos del colector, éste se energiza con la corriente eléctrica directa que suministra la fuente de fuerza electro-motriz (F.E.M.) (en este caso la batería), que le llega a través de las esco-billas. De esa forma la corriente la recibe el co-lector a través de la esco-billa izquierda identificada

De acuerdo con la Ley de Lorentz y aplicando

la “Regla de la mano izquierda” podremos

comprobar que, en esas condiciones, el electroimán del rotor

comienza a girar debido al torque

magnético que se produce en sentido

contrario a las manecillas del reloj

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UNIVERSIDA D FERMIN TORO

Animación de un motor común de corriente directa C.D. con rotor formado por dos polos (rotor bipolar).

Motor común de corriente dire-cta C.D. con rotor formado por tres polos (rotor tripolar) y co-lector seccionado en tres par-tes o segmentos. Este tipo de rotor es el más empleado en los motores de corriente dire-cta de pequeño tamaño

Page 7: Revista ismael, jose emilio

El motor de corriente conti-

n u a e s u n a m á q u i n a

que convierte la energía

eléctrica continua en mecáni-

ca, provocando un movi-

miento rotatorio. En la actua-

lidad existen nuevas aplica-

ciones conmotores eléctri-

cos que no producen movi-

miento rotatorio, sino que

con algunas modificaciones,

ejercen tracción sobre un

riel. Estos motores se cono-

cen como motores lineales.

Esta máquina de corriente

continua es una de las más

versátiles en la industria. Su

fácil control de posición, paro

y velocidad la han convertido

en una de las mejores opcio-

nes en aplicaciones de con-

trol y automatización de pro-

cesos. Pero con la llegada

de la electrónica su uso ha

disminuido en gran medida,

pues los motores de corrien-

te alterna, del tipo asíncrono,

pueden ser controlados de

igual forma a precios más

accesibles para el consumi-

dor medio de la industria.

motores eléctricos viene a

constituir un gran reto y for-

ma parte de la evolución pro-

pia de la historia, los motores

eléctrico constituyen una

nueva forma de energía que

trae múltiples ventajas, mayor

energía y mayor potencia,

mayor rapidez en la ejecución

de tareas y mayor rendimien-

to en los procesos producti-

vos, la electricidad es la prin-

cipal fuente de energía del

planeta y su uso hace de los

motores eléctricos sumamen-

El uso de los motores eléctri-

cos en la industria como en la

vida cotidiana ha pasado a ser

una verdadera revolución,

puesto que el uso de la energ-

ía y de el trabajo a sido estu-

diado desde siempre para

poder dar potencia a los arte-

factos, equipos y maquinarias

que el hombre ha venido for-

mando a lo largo de la histo-

ria, ocurre pues que luego el

amplio uso del vapor en la

historia como fuente para la

maquinaria la creación de los

te importantes para el uso de

la humanidad.

T IPOS DE MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA

OPINIÓN

continua se clasifican

según la forma como

estén conectados, en:

Motor serie

Motor compound

Motor shunt

Motor eléctrico sin es-

cobillas

En este mismo sentido los motores se pueden clasifi-car también según su ex-

citación,

Motores de exitacion

independiente

Motores autoexitados

T IPOS DE MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA

A pesar de esto los moto-

res de corriente continua

se siguen utilizando en

muchas aplicaciones de

potencia (trenes y tranv-

ías) o de precisión

(máquinas, micro moto-

res, etc.)

Los motores de corriente

Los tipos de motores son muy variados cada uno de ellos tiene aplicaciones y usos especiales

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VOLU ME N 1, N º 1

Diversos motores eléctricos

Page 8: Revista ismael, jose emilio

ISMAEL BURGOS

JOSE EMILIO SAER

R E V I S T A V IR T U AL F UN D A M E N T O S

D E I N G E N IE R I A E L E C T R I C A

funciona también sin esco-billas, lo emplean los escá-neres para mover la lámpara interna que barre e ilumina las imágenes que deseamos digitalizar, las impresoras láser y de tinta para mover el papel y sus rodillos internos, las grabadoras-lectoras para hacer girar los discos de CDs y DVDs, así como otros dispositivos periféri-cos para mover sus meca-

nismos internos.

La diferencia principal en-tre los motores comunes de C.D. y los motores “sin escobillas” y “paso a paso” radica en que el elec-troimán de estos dos últi-mos se encuentra coloca-

En algunos equipos de oficina podemos encontrar pequeños motores de C.D. en función de ventiladores para refrescar, por ejem-plo, el inter ior de los ordenadores y otros equipos periféricos. Sin embargo, esos motores poseen características diferentes a los comunes de C.D. ya explicados, pues funcionan “sin esco-billas”. Igualmente se fabri-can infinidad de juguetes que se mueven emplean-do motores de ese tipo Otros equipos de oficina utilizan un tipo de motor de C.D. diferente al común y al de tipo “sin escobillas” y se denomina “paso a pa-so”. Este otro motor, que

do de forma fija en la car-casa o cuerpo del motor, mientras el imán perma-

nente pasa a ser el rotor.

USO DE LOS MOTORES ELECTR I COS

UNIVERSIDAD FERMIN TORO

LOS MOTORES ELECTRICOS… Y DEJA

ATRÁS EL TRABAJO MECANICO

MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA