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MAQUINAS DE CORRIENTE CONTINUA
Patricio Guaraca, Andrés Guzhñay, Pablo Zumba
pato3118@hotmail.com, pzumbap@est.ups.edu.ec, andi_esteban@yahoo.com
Ing. Omar Álvarez
Universidad Politécnica Salesiana
I. PRINCIPIO DE carcasa de la máquina; estos se llaman polos
FUNCIONAMIENTO DE UN inductores y están constituidos por un núcleo
MOTOR magnético de hierro o de acero y un arrollamiento
conductor que lo rodea (arrollamiento de excitación
En las máquinas de corriente continua, el inductor ó devanados de campo)
(campo) produce el campo magnético necesario
para que se produzcan corrientes inducidas. Las bobinas que constituyen los arrollamientos de
excitación de los diferentes polos, están conectadas
En el inducido se desarrollan las corrientes entre sí de manera que formen, alternativamente, un
inducidas por medio campo magnético producido en polo Norte y un polo Sur.
el inductor. Finalmente, el colector es el órgano que
recoge las corrientes producidas por el inducido, B. Funcionamiento del inducido
obteniéndose corriente continua; esto, en el caso de
un generador. O, por el contrario, sirve para recoger El inducido de una máquina de corriente continua,
la corriente de la línea de alimentación para que, por consta de un núcleo formado por chapas magnéticas
reacción sobre el campo magnético inductor se de hierro, de la calidad denominada chapa de
produzca un movimiento rotatorio, en el caso de un dinamo o chapa de inducido, aisladas entre sí por
motor. medio de papel o barniz; esto se hace así para
disminuir las corrientes de Foucault que se
producen en el núcleo magnético, hasta límites
admisibles.
El núcleo lleva en su parte periférica unas ranuras,
para alojar los conductores que constituyen el
arrollamiento del inducido ó devanados del
inducido; en este arrollamiento se produce la fuerza
electromotriz inducida a causa del flujo magnético
que lo atraviesa y que procede del sistema inductor.
Los conductores que forman el arrollamiento del
inducido van conectados entre sí, de forma que las
Representación de las partes esenciales de una máquina CC fuerzas electromotrices que se producen en cada
uno de ellos, se suman para producir la fuerza
A. Funcionamiento del inductor (campo) electromotriz total.
El sistema inductor produce el campo magnético C. Función del colector o conmutador en el
necesario para crear las corrientes inducidas. Este motor de C.D.
campo magnético puede ser producido por imanes
permanentes o por electroimanes. En la siguiente figura se representa, de forma
esquemática y simplificada, la vista frontal de un
Generalmente, el campo magnético inductor está colector seccionado en dos partes, perteneciente a
producido por electroimanes montados sobre la un motor de corriente directa (C.D.) muy simple.

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También se muestra el enrollado de la bobina del imán; por tanto se produce una fuerza de repulsión
electroimán que gira a modo de rotor, diferenciada en ambos extremos del rotor al enfrentarse y
por un color diferente en cada una de sus mitades. coincidir con dos polos iguales en el imán
Una de las mitades se representa por un círculo rojo permanente. Si bajo esas condiciones aplicamos la
y la otra por un círculo azul, identificados “Regla de la mano izquierda” y tomamos como
como “1” y “2”. Como se puede ver, uno de los referencia, por ejemplo, la parte de la bobina donde
terminales de dicha bobina se encuentra conectado a se ha formado el polo norte en el electroimán,
la sección “a” del colector y el otro terminal a la comprobaremos que al romper la inercia inicial,
sección “b”. comenzará a girar en dirección contraria a las
manecillas del reloj, como indica la flecha de color
verde.
Una vez que la bobina del electroimán gira y asume
una posición vertical (como se muestra en la parte
“B” de la ilustración), las escobillas dejan de hacer
En el motor de corriente directa el colector o contacto con ambos segmentos del colector. En esa
conmutador sirve para conmutar o cambiar posición neutra la corriente que suministra la batería
constantemente. El sentido de circulación de la deja de circular y la bobina se des energiza, por lo
corriente eléctrica a través del enrollado de la que ambos extremos del electroimán pierden
bobina del rotor cada vez. Que completa media momentáneamente sus polos magnéticos. No
vuelta. De esa forma el polo norte del electroimán obstante, debido a la fuerza de inercia o impulso de
coincidirá siempre con el también. Polo. Norte del giro que mantiene el electroimán, esa posición la
imán permanente y el polo sur con el polo sur del rebasa de inmediato y sus extremos pasan a ocupar
propio imán. Al coincidir siempre dos. Polos la posición opuesta a la que tenían, tal como se
magnéticos, que en todo momento van a ser iguales, muestra en la parte “C” de la misma ilustración.
se produce un rechazo constante entre. Ambos, lo
que permite al rotor mantenerse girando Ahora en “C” se puede ver que la mitad de la
ininterrumpidamente sobre su eje durante. Todo el. bobina que anteriormente tenía color azul (2) con
Tiempo que se encuentre conectado a la corriente polaridad sur cuando se encontraba situada a la
eléctrica. derecha del eje del rotor pasa a ocupar la parte
izquierda junto con la mitad (b) del colector al que
Tal como vemos, en “A” de la figura, la bobina del se encuentra conectado. Esa parte de la bobina que
electroimán se encuentra colocada entre los polos ha girado, al ocupar ahora la posición opuesta, se
norte “N” y sur “S” del campo magnético del imán convierte en el polo norte (2) del electroimán por lo
permanente. A su vez, el polo positivo (+) de la que es rechazado de nuevo por el polo norte del
batería se encuentra conectado siguiendo el sentido imán permanente, que como ya se explicó se
convencional de la corriente (del signo positivo al encuentra fijo al cuerpo del motor. Seguidamente el
negativo) en la mitad “a” del colector a través de la electroimán, al continuar girando y dar otra media
escobilla identificada también con el signo (+). De vuelta, pasa de nuevo por la zona neutra (como
esa forma la mitad de la bobina de color rojo (1) se en “B”) repitiéndose de nuevo el mismo ciclo. Esos
energiza positivamente para formar el polo cambios continuos en los polos del electroimán del
norte “N”, mientras que la otra mitad, la de color rotor que proporciona el colector, son los que
azul (2) se energiza negativamente para formar el permiten que se mantenga girando de forma
polo sur “S”. ininterrumpida mientras se mantenga energizado.
Como resultado, cuando en el electroimán se forma En resumen, la función del colector es permitir el
el polo norte, de inmediato el también polo norte del cambio constante de polaridad de la corriente en la
imán permanente lo rechaza. Al mismo tiempo el bobina del electroimán del rotor para que sus polos
polo sur que se forma en el extremo opuesto, es cambien constantemente. Este cambio ocurre cada
rechazado igualmente por el polo sur del propio vez que el electroimán gira media vuelta y pasa por

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la zona neutra, momento en que sus polos cambian colector de delgas se efectúa el contacto eléctrico
para que se pueda mantener el rechazo que entre el devanado inducido y los bornes de conexión
proporciona el imán permanente. Esto permitirá que de la máquina al exterior.
el electroimán del rotor se mantenga girando
constantemente durante todo el tiempo que la Al mismo tiempo el colector permite rectificar las
batería o fuente de fuerza electromotriz (F.E.M.) se tensiones alternas que se generan en los conductores
mantenga conectada al circuito del motor, del inducido de tal forma que merced a la presencia
suministrándole corriente eléctrica. del mismo se obtiene una tensión continua.
Colector de delgas
La combinación de esas dos fuerzas o vectores A. Número de polos de las dinamos
actuando de forma opuesta y al unísono (de acuerdo
con la Fuerza de Lorenz), provocará que el Las máquinas grandes exigen para su
electroimán del rotor, formado aquí por esa simple funcionamiento un flujo magnético de considerable
espira, comience a girar en torno a su eje imaginario valor. Si dichas máquinas fueran bipolares, la
(representado por una línea de puntos en la figura) culata, polos y demás partes del conjunto magnético
en dirección contraria a las manecillas de reloj en tendrían que ser de secciones excesivamente
este ejemplo. Ese movimiento de rotación se grandes para que la inducción se mantuviera dentro
encuentra señalado por la flecha negra en forma de de límites aceptables, lo que daría, como
semicírculo, que se encuentra dibujada al fondo de consecuencia, máquinas pesadas y caras.
la espira.
Se evita este inconveniente construyendo máquinas
II. EL COLECTOR DE DELGAS: con más de dos polos, con el fin de que el flujo total
de la máquina se subdivida en varios flujos
El colector de delgas, que es un conjunto de
parciales.
láminas de cobre, llamadas delgas, aisladas entre sí
por una capa de mica y que giran solidariamente
con el rotor. Las delgas están conectadas
eléctricamente a las bobinas del devanado inducido
y por medio de ellas dicho devanado se puede
conectar con el exterior. Cada delga está unida
eléctricamente al punto de conexión de dos bobinas
del devanado inducido, de tal forma que habrá
tantas delgas como bobinas simples posea el
devanado.
La porta escobillas y las escobillas, fabricados los
Circuito magnético de las dinamos
primeros con un material estructural metálico, a) Bipolar, b) tetrapolar
mientras que las segundas son generalmente de
grafito. Las escobillas permanecen fijas, sin realizar
movimiento alguno, y al deslizar sobre ellas el

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Número de líneas de escobillas: La f.e.m. inducida aumenta en los cuernos de salida, en realidad el
en cada conductor del inducido cambia de sentido flujo principal disminuye pues la distorsión del
cuando éste pasa por la línea neutra. mismo aumenta su recorrido, es decir su reluctancia
magnética, se crea saturación de los cuernos polares
Ahora bien, en una máquina multipolar habrá tantas y además aumentan las fugas magnéticas,
líneas neutras como polos, ya que entre cada dos provocando todo lo anterior la disminución de FP y
polos existirá una zona en la que se compensen las disminuyendo por tanto la fem en carga EC respecto
acciones de ambos polos. a la fem en vacío EV. Este fenómeno se conoce con
el nombre de reacción magnética del inducido.
Según lo dicho en los dos párrafos anteriores, las
escobillas deben ser colocadas sobre delgas
conectadas con conductores situados sobre una línea
neutra, luego podremos colocar tantas líneas de
escobillas como número de polos tiene la máquina.
Como estas líneas de escobillas deben ser
equidistantes, ya que también lo están las líneas
neutras, se deduce que el ángulo geométrico de
separación entre líneas de escobillas "aesc" debe ser
igual a
Por otra parte, en los dibujos de esquemas se suelen
representar las líneas de escobillas, por lo que
conviene calcular su distancia en delgas.
Siendo “D” el número total de delgas del colector,
la distancia en delgas entre dos líneas de escobillas
consecutivas o “paso de escobillas (Yesc)”, será
igual a
A consecuencia de la reacción del inducido la línea
neutra (línea que une los conductores que no
producen fem) en carga, adelanta respecto del
III. PROBLEMAS CON LAS sentido de giro un ángulo ?, tomada como
MÁQUINAS DE CORRIENTE referencia la línea neutra en vacío:
CONTINUA:
A. Reacción de Inducido
Cuando el dinamo está en carga el flujo del inductor
se distorsiona debido al flujo magnético creado por
la corriente del inducido, el cual es perpendicular al
flujo magnético principal creado por los polos
inductores FP.
Aunque aparentemente el flujo principal FP no
varía, pues se reduce en los cuernos de entrada pero B. Inconvenientes de la reacción de inducido

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 Disminuye la fem en la carga EC.  a) Una fem de autoinducción ea=L di/dt
variando la corriente i en el tiempo t, del valor I
 Disminuye indirectamente el rendimiento (pues
a –I.
se ha de aumentar la corriente de excitación para
compensar el efecto anterior, aumenta las PJ del  b) Una fem de inducción ei=dFa/dt dónde Fa es
estator). el flujo transversal del inducido cortado por laso
conductores activos en el tiempo t. Esta fem se
 Crea peligro de chispas en el colector.
suma a la anterior pues el sentido del flujo
 Aumenta las dificultades para realizar una buena transversal es el mismo que el del polo del que
conmutación. procede el conductor como hemos visto
anteriormente.
C. Disminución de la Reacción del Inducido
Estas dos fem tienen un efecto desfavorable. Sin
Por todo lo anterior es conveniente minimizar la
ellas, el reparto de las corrientes ia e ib que circulan
reacción del inducido, a través de:
entre las delgas correspondientes y las escobillas, se
D. Reducir la deformación de la curva resaltaría según las conductancias de las
de inducción en el entrehierro. Mediante, derivaciones, de forma lineal, pero debido a estas
por ejemplo: dos fem, el reparto no es lineal, generando chispas.
E. Combatir la reacción transversal
mediante flujos opuestos (arrollamientos
de compensación).
Se emplean arrollamientos de compensación
dispuestos en ranuras colocadas en las piezas
polares, y conectados en serie con el arrollamiento
del inducido.
F. Commutation G. Medidas para Mejorar la Conmutación
La conmutación es el conjunto de fenómenos que La conmutación se aproximará tanto más a la ideal
acompañan a la inversión del sentido de la corriente (reparto lineal de las corrientes en a-escobilla y b-
en la sección cortocircuitada por una escobilla. escobilla según las conductancias) cuanto más
reducida sea la corriente j producida por las fem ea
Durante el tiempo t en que la sección está corto
circuitada, es decir, mientras sus y ei. Para ello se aplican los principios siguientes:
conductores activos franquean la línea neutra, en  Hacer las fem ea y ei lo más pequeña posible:
dicha sección se crean dos fem:
 Aumentando el número de delgas del colector.

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 Aumentando el número de escobillas. duros. En estos casos es obligado recurrir, además
de los polos auxiliares, al devanado de
 Disminuyendo el flujo transversal, por
compensación.
los métodos vistos para disminuir la reacción del
inducido.
 Aumentar la resistencia que se opone a la
corriente j:
 La resistencia del circuito de la corriente j consta
de la resistencia de la sección en conmutación,
de la resistencia de las escobillas y de las
resistencias de contacto a-escobilla y b-escobilla.
 Crear, en la sección de conmutación, una fem
opuesta a ea y ei: VI. BIBLIOGRAFÍA
 Desplazamiento de las escobillas un adelanto [1]
suplementario (en el sentido de rotación) al http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_corriente_co
correspondiente al de la línea neutra en carga, tal ntinua
que, se produzca en la sección en conmutación [2]
una fem de sentido opuesto a la suma de eay ei. http://www.tuveras.com/maquinascc/estructura.htm
Generadores y motores de corriente continúa
[3] http://html.rincondelvago.com/generadores-y-
motores-de-corriente-continua.html
Máquinas Eléctricas
[4] http://html.rincondelvago.com/maquinas-
electricas_3.html
Bobinados de máquinas de c_ c
[5]
http://endrino.pntic.mec.es/rpel0016/Bobinados.htm
 Polos de conmutación o auxiliares que: anulan el
Inducido
flujo transversal sobre la línea neutra y además
[6] http://joseluisojer.iespana.es/inducido.htm
producen en la sección de conmutación una fem
opuesta a ea
[7] “Maquinas corriente continua” disponible en:
De estos dos métodos, excepto para tensiones http://www.monografias.com/trabajos79/maquinas-
y potencia muy bajas (<= 3 kW) se emplea corriente-continua/maquinas-corriente-
exclusivamente los polos de conmutación. continua2.shtml
[8] “Maquinas DC” disponible en:
http://www.taringa.net/posts/ciencia-
educacion/9194603/Maquinas-DC.html
[9]”Partes de una maquina DC” disponible en:
http://www.buenastareas.com/ensayos/Partes-De-
Una-Maquina-De-c-d/1860051.html
Si bien con unos polos auxiliares bien calculados se
alcanza una conmutación correcta en todo el campo
de funcionamiento normal de la máquina, ellos sin
embargo no evitan la distorsión de la curva de
inducción bajo los polos principales con su secuela
de los inconvenientes, el más grave de los cuales
puede ser arco entre escobilla cuando la máquina
está sujeta a bruscas sobrecargas o trabajos muy