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  1. 1. UNIVERSIDAD FERMIN TOROFUNDAMENTOS DE INGENIERIA ELECTRICAMOTORES DE CORRIENTE CONTINUAINTEGRANTES:HENRY MIGUELROMULO FRANCORUBEN DARIO CARRILLOEl motor eléctrico permite la transformación de energía eléctrica enenergía mecánica, esto se logra mediante la rotación de un campo magnéticoalrededor de una espira o bobinado que toma diferentes formas.Al pasar la corriente eléctrica por la bobina ésta se comporta como un imán cuyospolos se rechazan o atraen con el imán que se encuentra en la parte inferior; aldar media vuelta el paso de corriente se interrumpe y la bobina deja decomportarse como imán pero por inercia se sigue moviendo hasta que da otramedia vuelta y la corriente pasa nuevamente repitiéndose el ciclo haciendo que elmotor rote constantemente.MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA O DIRECTACampo magnético que rota como Rotor de un motor eléctrico.suma de vectores magnéticos a partirde 3 bobinas de la fase.MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA Página 1
  2. 2. Un motor eléctrico es eléctrica funcionando industriales, comercialesuna máquina como generadores. Los y particulares. Puedeneléctrica que motores eléctricos de funcionar conectados atransforma energía tracción usados en una red de suministroeléctrica enenergía locomotoras realizan a eléctrico o a baterías.mecánica por medio de menudo ambas tareas, Así, enautomóviles secampos magnéticos si se los equipa están empezando avariables electromagnéti con frenos utilizar en vehículoscas. Algunos de los regenerativos. híbridos para aprovecharmotores eléctricos son las ventajas de ambos. Son ampliamentereversibles, pueden utilizados entransformar energía instalacionesmecánica en energíaLos Motores de Corriente Directa(CD) o Corriente Continua (CC) seutilizan en casos en los que esimportante el poder regularcontinuamente lavelocidad del motor,además, se utilizan en aquellos casosen los que es imprescindible utilizarcorriente directa, como es el casode motores accionados por pilas obaterías. Este tipo de motores debede tener en el rotor y el estator elmismo número de polos y el mismonumero de carbones. Los motores decorriente directa pueden ser de trestipos:• Serie• Paralelo• MixtoMOTORES DE CORRIENTE CONTINUA Página 2
  3. 3. estos motores, el inductor es el estator y el inducido es el rotor. Fueron los primeros en utilizarse en vehículos eléctricos por sus buenas características en tracción y por la simplicidad de lossistemas de control de la electricidad desde las baterías. Presentan desventajas en cuanto al mantenimiento de algunas de susEsquema de un motor de corriente piezas (escobillas y colectores) y a continua que deben ser motores grandes si se buscan potencias elevadas, pues su estructura (y en concreto elComo su nombre lo indica, un motor rozamiento entre piezas) condicionaeléctrico de corriente continua, el límite de velocidad de rotaciónfunciona con corriente continua. En máxima.ConstituciónMOTORES DE CORRIENTE CONTINUA Página 3
  4. 4. Además internamente - Cada núcleo de los la superficie delestá conformado por: polos de conmutación colector rozan unos lleva un arrollamiento contactos- Inductor. de conmutación. a presiónmediante- Polo inductor. unos muelles. Dichas - Conmutador o piezas de contacto se- Inducido, al que va colector, que esta llaman escobillas. Elarrollado un conductor constituido por varias espacio libre entre lasde cobre formando el láminas aisladas entre piezas polares y elarrollamiento. sí. inducido se llama- Núcleos polares, va El arrollamiento del entrehierro.arrollando, en forma inducido está unidode hélice al por conductores conarrollamiento de las laminas delexcitación. colector. SobreParámetros característicosMOTORES DE CORRIENTE CONTINUA Página 4
  5. 5. Clase Par de Corriente Regulación Nombre de clase arranque de deNEMA Del motor Arranque Velocidad (%)A 1.5-1.75 5-7 2-4 NormalB 1.4-1.6 4.5-5 3.5 De propósito generalC 2-2.5 3.5-5 4-5 De doble jaula alto parD 2.5-3.0 3-8 5-8 , 8-13 De alto par alta resistenciaF 1.25 2-4 mayor de 5 De doble jaula.Clasificación Motores de Corriente ContinuaMotores de corriente continúa de Existen motores de imán permanenteimán permanente: (PM, permanent magnet), en tamaños de fracciones de caballo y deMOTORES DE CORRIENTE CONTINUA Página 5
  6. 6. números pequeños enteros de adecuado para cualquier tipo decaballos. Tienen varias ventajas regulación, porrespecto a los del tipo de campo la independencia entre el control pordevanado. No se necesitan las el inductor y el control por el inducido.alimentaciones de energía eléctrica El sistema de excitación más fácil depara excitación ni el devanado entender es el que supone una fuenteasociado. Se mejora la confiabilidad, exterior de alimentación para elya que no existen bobinas arrollamiento inductor. En la siguienteexcitadoras del campo que fallen y no figura, se representa el inducido porhay probabilidad de que se presente un círculo; la flecha recta interioruna sobrevelocidad debida a pérdida representa el sentido de la corrientedel campo. Se mejoran la eficiencia y principal y la flecha curva, el sentidoel enfriamiento por la eliminación de de giro del inducido; el arrollamientopérdida de potencia en un campo inductor o de excitación, seexcitador. Así mismo, la característica representa esquemáticamente, y elpar contra corriente se aproxima más sentido de la corriente de excitación,a lo lineal. Un motor de imán por medio de una flecha similar.permanente (PM) se puede usar en Autoexcitación:donde se requiere un motor porcompleto encerrado para un ciclo El sistema de excitaciónde servicio de excitación continua. independiente, solamente se emplea en la práctica en casos especialesExcitación Independiente: debido, sobre todo, al inconvenienteLos motores de excitación de necesitar una fuenteindependiente tienen como independiente de energía eléctrica.aplicaciones industriales el torneado y Este inconveniente puede eliminarsetaladrado de materiales, extrusión de con el denominado principiomateriales plásticosy goma, dinamoeléctrico o principio deventilación de horno, retroceso rápido autoexcitación, que ha hecho posibleen vacío de ganchos de grúas, el gran desarrollo alcanzado pordesenrollado de bobinas y retroceso las máquinas eléctricas de corrientede útiles para serrar. El motor de continua en el presente siglo.excitación independiente es el másMOTORES DE CORRIENTE CONTINUA Página 6
  7. 7. Excitación serie: independiente. Cuando el circuito exterior está abierto, la máquina tieneEs el motor cuya velocidad disminuye excitación máxima porque toda lasensiblemente cuando el par corriente producida se destina a laaumenta y cuya velocidad en vacío alimentación del circuito deno tiene límite teóricamente. excitación; por lo tanto, la tensión enLos motores con excitación en serie bornes es máxima. Cuando el circuitoson aquellos en los que el inductor exterior está cortocircuitado, casi todaesta conectado en serie con el la corriente producida pasa por elinducido. El inductor tiene un número circuito del inducido y la excitación esrelativamente pequeño de espiras de mínima, la tensión disminuyehilo, que debe ser de sección rápidamente y la carga se anula. Porsuficiente para que se pase por él la lo tanto, un cortocircuito en la línea nocorriente de régimen que requiere el compromete la máquina, que seinducido. En los motores serie, el flujo desexcita automáticamente, dejandodepende totalmente de la intensidad de producir corriente. Esto es unade la corriente del inducido. Si ventaja sobre el generador deel hierro del motor se mantiene a excitación independiente en donde unsaturación moderada, el flujo será cortocircuito en línea puede producircasi directamente proporcional a graves averías en la máquina al nodicha intensidad.Excitación en existir éste efecto de desexcitaciónparalelo (shunt): automática.El generador con excitación shunt Compuesta:suministra energía eléctrica a una Es el motor cuya velocidad disminuyetensión aproximadamente constante, cuando el par aumenta y cuyacualquiera que sea la carga, aunque velocidad en vacío es limitada. Lasno tan constante como en el caso del características del motor Compuestagenerador con excitaciónMOTORES DE CORRIENTE CONTINUA Página 7
  8. 8. están comprendidas entre las del ayuda al devanado en derivación, elmotor de derivación y las del motor flujo magnético por polo aumenta conen serie. Los tipos de motor la carga, de modo que el par seCompuesta son los mismos que para incrementa con mayor rapidez y lalos generadores, resumiéndose el velocidad disminuye másaditivo y el diferencial. El motor en rápidamente que si no estuvieraCompuesta es un término medio conectado el devanado en serie; peroentre los motores devanados en serie el motor no se puede desbocar cony los de en derivación. En virtud de la cargas ligeras, por la presencia de laexistencia del devanado en serie, que excitación en derivación.Principio de funcionamiento Esquema del funcionamiento de un motor de c.c. elemental de dos polos con una sola bobina y dos delgas en el rotor. Se muestra el motor en tres posiciones del rotor desfasadas 90º entre sí. 1, 2: Escobillas; A, B: Delgas; a, b: Lados de la bobina conectados respectivamente a las delgas A y B.Según la Ley de Lorentz, cuando un conductor por el que pasa una corrienteeléctrica se sumerge en un campo magnético, el conductor sufre una fuerzaperpendicular al plano formado por el campo magnético y la corriente, siguiendola regla de la mano izquierda, con módulo F: Fuerza en newtons I: Intensidad que recorre el conductor en amperiosMOTORES DE CORRIENTE CONTINUA Página 8
  9. 9.  l: Longitud del conductor en metros B: Densidad de campo magnético o densidad de flujo teslasEl rotor tiene varios repartidos por la periferia. A medida que gira, la corriente seactiva en el conductor apropiado.Normalmente se aplica una corriente con sentido contrario en el extremo opuestodel rotor, para compensar la fuerza neta y aumentar el momento.Fuerza resistencia pura del El sentido de giro decontraelectromotriz circuito. un motor de corrienteinducida en un motor continua depende del Número deEs la tensión que se sentido relativo de las escobillascrea en los corrientes circulantes Las escobillas debenconductores de un por los devanados poner en cortocircuitomotor como inductor e inducido. todas las bobinasconsecuencia del corte situadas en la zona La inversión delde las líneas de neutra. Si la máquina sentido de giro delfuerza, es el efecto tiene dos polos, motor de corrientegenerador de pines. continua se consigue tenemos también dosLa polaridad de la zonas neutras. En invirtiendo el sentidotensión en los consecuencia, el del campo magnéticogeneradores es número total de o de la corriente delinversa a la aplicada escobillas ha de ser inducido.en bornes del motor. igual al número de Si se permuta la polos de la máquina. polaridad en ambosLas fuertes puntas decorriente de un motor En cuanto a su bobinados, el eje delen el arranque son posición, será motor gira en el mismodebidas a que con la coincidente con las sentido.máquina parada no líneas neutras de los Los cambios dehay fuerza polos. polaridad de loscontraelectromotriz y bobinados, tanto en el Sentido de giroel bobinado se inductor como en elcomporta como una inducido se realizaránMOTORES DE CORRIENTE CONTINUA Página 9
  10. 10. en la caja de bornes campo magnético, y el una fuerzade la máquina, y dedo medio hacia electromotriz capaz deademás el ciclo donde va dirigida la transformarse encombinado producido fuerza resultante y por energía en el circuitopor el rotor produce la lo tanto el sentido de de carga.fmm (fuerza giro. En cambio, si se aplicamagnetomotriz). Reversibilidad una tensión continua alEl sentido de giro lo devanado inducido del Los motores y lospodemos determinar generador a través del generadores decon la regla de la colector de delgas, el corriente continuamano derecha, la cual comportamiento de la están constituidosnos va a mostrar el máquina ahora es de esencialmente por lossentido de la fuerza. motor, capaz de mismos elementos,La regla de la mano transformar la fuerza diferenciándosederecha es de la contraelectromotriz en únicamente en lasiguiente manera: el energía mecánica. forma de utilización.pulgar nos muestra En ambos casos elhacia donde va la Por reversibilidad entre inducido está sometidocorriente, el dedo el motor y el generador a la acción del campoíndice apunta en la se entiende que si se inductor principal.dirección en la cual se hace girar al rotor, sedirige el flujo del produce en el devanado inducidoPrincipio de funcionamiento por el que circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de laLos motores de corriente alterna y los acción de un campo magnético, éstede corriente continua se basan en el tiende a desplazarsemismo principio de funcionamiento, el perpendicularmente a las líneas decual establece que si un conductor acción del campo magnético.MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA Página 10
  11. 11. El conductor tiende a funcionar como Partiendo del hecho de que cuandoun electroimán debido a la corriente pasa corriente por un conductoreléctrica que circula por el mismo produce un campo magnético,adquiriendo de esta manera además si lo ponemos dentro de lapropiedades magnéticas, que acción de un campoprovocan, debido a la interacción con magnético potente, el producto de lalos polos ubicados en el estátor, el interacción de ambos camposmovimiento circular que se observa magnéticos hace que el conductoren el rotor del motor. Aprovechando tienda a desplazarse produciendo asíel estator y rotor ambos de acero la energía mecánica.laminado al silicio se produce un Dicha energía es comunicada alcampo magnético uniforme en el exterior mediante un dispositivomotor. llamado flecha.VentajasEn diversas circunstancias presenta muchas ventajas respecto a los motores decombustión: A igual potencia, su tamaño y peso son más reducidos. Se pueden construir de cualquier tamaño. Tiene un par de giro elevado y, según el tipo de motor, prácticamente constante. Su rendimiento es muy elevado (típicamente en torno al 75%, aumentando el mismo a medida que se incrementa la potencia de la máquina). Este tipo de motores no emite contaminantes, aunque en la generación de energía eléctrica de la mayoría de las redes de suministro sí emiten contaminantes.Diversos motores eléctricos.Los motores de corriente continua se clasifican según la forma como esténconectados, en:MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA Página 11
  12. 12.  Motor serie Motor compound Motor shunt Motor eléctrico sin escobillasAdemás de los anteriores, existen otros tipos que son utilizados en electrónica: Motor paso a paso Servomotor Motor sin núcleoMotor serie - Se embala cuando funciona en vacío, debido a que la velocidad de un motor de corriente continua aumenta al disminuir el flujo inductor y, en el motor serie, este disminuye al aumentar la velocidad, puesto que la intensidad en el inductor es la mismaMotor eléctrico serie. que en el inducido.El motor serie o motor de - La potencia es casi constante a cualquier velocidad.excitación en serie, es un tipode motor eléctrico de corriente - Le afectan poco la variacionescontinua en el cual el inducido y el bruscas de la tensión dedevanado inductor o de excitación alimentación, ya que un aumento devan conectados en serie. Por lo tanto, esta provoca un aumento de lala corriente de excitación o del intensidad y, por lo tanto, del flujo yinductor es también la corriente del de la fuerza contraelectromotriz,inducido absorbida por el motor. estabilizándose la intensidad absorbida.Las principales características deeste motor son:Motor compoundMOTORES DE CORRIENTE CONTINUA Página 12
  13. 13. tal que su flujo se añade al flujo del campo principal shunt. Los motores compound se conectan normalmente de esta manera y se denominan como compound acumulativo. Esto provee una característica de velocidad que no es tan “dura” o plana como la del motor shunt, ni tanMotor eléctrico compound. “suave” como la de un motor serie. Un motor compound tiene un limitadoUn motor compound (o motor de rango de debilitamiento de campo; laexcitación compuesta) es un Motor debilitación del campo puede resultareléctrico de corriente continua cuya en exceder la máxima velocidadexcitación es originada por dos segura del motor sin carga. Losbobinados inductores independientes; motores de corriente continuauno dispuesto en serie con el compound son algunas vecesbobinado inducido y otro conectado utilizados donde se requiera unaen derivación con el circuito formado respuesta estable de par constantepor los bobinados: inducido, inductor para un rango de velocidades amplio.serie e inductor auxiliar. El motor compound es un motor deLos motores compuestos tienen un excitación o campo independientecampo serie sobre el tope del con propiedades de motor serie. Elbobinado del campo shunt. Este motor da un par constante por mediocampo serie, el cual consiste de del campo independiente al que sepocas vueltas de un alambre grueso, suma el campo serie con un valor dees conectado en serie con la carga igual que el del inducido.armadura y lleva la corriente dearmadura. Cuantos más amperios pasan por el inducido mas campo serie se origina,El flujo del campo serie varia claro está, siempre sin pasar deldirectamente a medida que la consumo nominal.corriente de armadura varía, y es Motor shuntdirectamente proporcional a la carga.El campo serie se conecta de maneraMOTORES DE CORRIENTE CONTINUA Página 13
  14. 14. En el instante del arranque, el par motor que se desarrolla es menor que el motor serie, (también uno de los componentes del motor de corriente continua). Al disminuir la intensidad absorbida, el régimen de giro apenas sufre variación. Es el tipo de motor de corriente continua cuya velocidad no disminuye mas que ligeramente cuando el par aumenta. LosMotor eléctrico paralelo. motores de corriente continua en derivación son adecuados paraEl motor shunt o motor de aplicaciones en donde se necesitaexcitación en paralelo es velocidad constante a cualquierun motor eléctrico de corriente ajuste del control o en los casos encontinua cuyo que es necesario un rangobobinado inductor principal está apreciable de velocidades (porconectado en derivación o paralelo medio del control del campo). Elcon el circuito formado por los motor en derivación se utiliza enbobinados inducido e inductor aplicaciones de velocidadauxiliar. constante, como en losAl igual que en los dinamos shunt, accionamientos para loslas bobinas principales están generadores de corriente continuaconstituidas por muchas espiras y en los grupos motogeneradores decon hilo de poca sección, por lo corriente continuaque la resistencia del bobinadoinductor principal es muy grande.MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA Página 14
  15. 15. Motor eléctrico sin disminuyen el El inversor debeescobillas rendimiento, convertir la corriente desprenden calor y alterna en corriente ruido, requieren mucho continua, y otra vez en mantenimiento y alterna de otra pueden producir frecuencia. Otras partículas de carbón veces se puede que manchan el motor alimentar directamente de un polvo que, con corriente continua, además, puede ser eliminado el primerVentiladores de conductor. paso. Por este motivo,ordenador estos motores de Los primeros motoresdesmontados. Se corriente alterna semuestra el circuito sin escobillas fueron pueden usar enimpreso que controla los motores aplicaciones deel motor. de corriente corriente continua, con alterna asíncronos.Un motor eléctrico un rendimiento mucho Hoy en día, gracias asin escobillas o mayor que un motor la electrónica, semotor brushless es de corriente continua muestran muyun motor eléctrico que con escobillas. ventajosos, ya que sonno Algunas aplicaciones más baratos deempleaescobillas para serían los coches y fabricar, pesan menosrealizar el cambio de aviones y requieren menospolaridad en el rotor. conradiocontrol, que mantenimiento, pero funcionan con pilas.Los motores eléctricos su control era muchosolían tener un más complejo. Esta Otros motores sincolector de delgas o complejidad escobillas, que sóloun par de anillos prácticamente se ha funcionan conrozantes. Estos eliminado con corriente continua sonsistemas, que los controles los que se usan enproducen rozamiento, electrónicos. pequeños aparatos eléctricos de bajaMOTORES DE CORRIENTE CONTINUA Página 15
  16. 16. potencia, como velocidad de giro, o si Actualmente, loslectores de CD-ROM, está parado, e incluso alternadores tienen elventiladores de cortar la corriente si se campo magnéticoordenador, casetes, detiene para que no se inductor en el rotor,etc. Su mecanismo se queme. Tienen la que induce el campobasa en sustituir la desventaja de que no magnético al estátor,conmutación (cambio giran al revés al que a la vez esde polaridad) cambiarles la polaridad inducido. Como elmecánica por otra (+ y -). Para hacer el campo magnético delelectrónica sin cambio se deberían inductor necesitacontacto. En este cruzar dos mucha menoscaso, la espira sólo es conductores del corriente que la que seimpulsada cuando el sistema electrónico. va generar en elpolo es el correcto, y Un sistema algo inducido, se necesitancuando no lo es, el parecido, para evitar unos anillos con unsistema electrónico este rozamiento en los rozamiento menor.corta el suministro de anillos, se usa en Esta configuración lacorriente. Para los alternadores. En usan desde pequeñosdetectar la posición de este caso no se evita alternadores de cochela espira del rotor se el uso de anillos hasta los generadoresutiliza la detección de rozantes, sino que se de centrales conun campo magnético. evita usar uno más potencias del ordenEste sistema del megavatio. robusto y que frenaríaelectrónico, además, mucho el motor.puede informar de laEl uso de motores de corriente continua Los motores de corriente continua se configuran en muchos tipos y tamaños, entre los que encontramos sin escobillas, servo y motor de engranajes. Un motor consiste en un rotor y un estator de campo permanente. El campo magnético se mantiene usando imanesMOTORES DE CORRIENTE CONTINUA Página 16
  17. 17. permanentes o devanados comúnmente en aplicaciones deelectromagnéticos. Los motores de velocidad variable y de par. .corriente continua se usancomúnmente en aplicaciones de par y El movimiento y los controles cubrenvelocidad variable. un amplio rango de componentes que de alguna forma se usan para. generar y/o controlar movimiento. Áreas dentro de esta categoríaLos motores de corriente continua sin incluyen rodamientos, embragues yescobillas tienen conmutación frenos, controles y transmisiones,integrada, lo que significa que el componentes de transmisión,motor rota, las escobillas mecánicas decodificadores, controles deautomáticamente conmutan bobinas movimiento integrados, interruptoresen el rotor. Los motores DC sin limitadores, actuadores lineales,escobillas usan una transmisión de etapas de posicionamiento lineal,energía externa que permiten la deslizadores y guías, sellos, anillas,conmutación de serpentines en el solenoides y resortes de transmisiónestator. Los motores con escobillas de potencia.se usan cuando el coste es unaprioridad, mientras que los motores .sin escobillas se usan para cumplirrequerimientos específicos, tales Los motores son dispositivos quecomo las operaciones libres de proporcionan la velocidad actual enmantenimiento, velocidades altas, y un sistema de transmisión. Estaambientes peligrosos donde el familia incluye tipos de motores dechisporreteo puede ser peligroso. corriente continua (motores monofásicos y multifásicos, servo. Los motores de engranajes de motores, universales, inducción,corriente continua se configuran en síncronos, y motores de engranaje) ymuchos tipos y tamaños, incluyendo motores de corriente continua (sinsin escobillas y servo. Un motor de escobillas, servo motores, y motoresengranajes de corriente continua de engranaje) así como lineal, porconsiste en un rotor y un estator de pasos y motores de aire, ycampo magnético permanente y una contactores de motor ycaja de engranajes integral o cabezal arrancadores. .de engranajes. El campo magnéticose mantiene usando devanadoselectromagnéticos o magnetismopermanente. Los motores decorriente continua se usanMOTORES DE CORRIENTE CONTINUA Página 17
  18. 18. Los motores de CC son empleados para grandes potencias. Son motores industriales que necesitan una gran cantidad de corriente para el arranque. Los motores de CC llevan circuitos integrados para regular la toma de corriente de la línea y así no generar bajones de intensidad de la corriente.MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA Página 18

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