Principio de funcionamiento o funcionamiento del motor de CC

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El motor de CC es de vital importancia para la industria actual y es igualmente importante que los ingenieros analicen el principio de funcionamiento del motor de CC en los detalles que hemos discutido en este artículo. Para comprender el principio de funcionamiento del motor de CC , primero debemos analizar su característica de construcción de bucle único.
motor de corriente continua de un solo bucle
La construcción muy básica de un motor de CC contiene una armadura portadora de corriente, conectada al extremo de suministro a través de segmentos de conmutador y escobillas. La armadura se coloca entre el polo norte y el polo sur de un electroimán permanente o como se muestra en el diagrama de arriba.

Tan pronto como suministramos corriente continua en la armadura, una fuerza mecánica actúa sobre ella debido al efecto electromagnético del imán sobre los conductores de la armadura. Ahora, para entrar en los detalles del principio de funcionamiento del motor de CC , es importante que tengamos una comprensión clara de la regla de la mano izquierda de Fleming para determinar la dirección de la fuerza que actúa sobre los conductores del inducido del motor de CC.
Regla de la mano izquierda de Fleming
Si un conductor portador de corriente se coloca en un campo magnético perpendicularmente, entonces el conductor experimenta una fuerza en la dirección mutuamente perpendicular tanto a la dirección del campo como al conductor portador de corriente.. La regla de la mano izquierda de Fleming puede determinar la dirección de rotación del motor. Esta regla dice que si extendimos el dedo índice, el dedo medio y el pulgar de nuestra mano izquierda perpendicularmente a cada uno de ellos, es tal que el dedo medio esté en la dirección de la corriente en el conductor y el dedo índice esté en la dirección del campo magnético, es decir, polo norte a polo sur, luego el pulgar indica la dirección de la fuerza mecánica creada.

Para comprender claramente el principio del motor de CC , tenemos que determinar la magnitud de la fuerza, considerando el diagrama a continuación.

Sabemos que cuando se hace fluir una carga infinitamente pequeña dq a una velocidad ‘v’ bajo la influencia de un campo eléctrico E, y un campo magnético B, entonces la Fuerza de Lorentz dF experimentada por la carga está dada por: –

Para el funcionamiento del motor de CC , considerando E = 0.

es decir, es el producto cruzado de dq v y el campo magnético B.

Donde, dL es la longitud del conductor que lleva la carga q.

En el primer diagrama podemos ver que la construcción de un motor de CC es tal que la dirección de la corriente a través del conductor del inducido en todos los casos es perpendicular al campo. Por tanto, la fuerza actúa sobre el conductor del inducido en la dirección perpendicular a ambos campos uniformes y la corriente es constante.

Entonces, si tomamos la corriente en el lado izquierdo del conductor de armadura como I, y la corriente en el lado derecho del conductor de armadura como -I, porque fluyen en la dirección opuesta entre sí.
Luego, la fuerza en el conductor de la armadura del lado izquierdo, de

manera similar, la fuerza en el conductor del lado derecho,

Por lo tanto, podemos ver que en esa posición la fuerza a cada lado es igual en magnitud pero opuesta en dirección. Dado que los dos conductores están separados por una distancia w = ancho de la vuelta del inducido, las dos fuerzas opuestas producen una fuerza de rotación o un par que da como resultado la rotación del conductor del inducido.
Ahora examinemos la expresión del par cuando el giro del inducido crea un ángulo de α (alfa) con su posición inicial.
El par producido está dado por,

Aquí α (alfa) es el ángulo entre el plano de giro del inducido y el plano de referencia o la posición inicial del inducido que está aquí a lo largo de la dirección del campo magnético .
La presencia del término cosα en la ecuación del par significa muy bien que, a diferencia de la fuerza, el par en todas las posiciones no es el mismo. De hecho, varía con la variación del ángulo α (alfa). Para explicar la variación del par y el principio detrás de la rotación del motor, hagamos un análisis paso a paso.
funcionamiento del motor dc
Paso 1:
considerando inicialmente que la armadura está en su punto de inicio o posición de referencia donde el ángulo α = 0.

Dado que, α = 0, el término cos α = 1, o el valor máximo, por lo tanto, el par en esta posición es el máximo dado por τ = BILw. Este alto par de arranque ayuda a superar la inercia inicial del resto del inducido y lo pone en rotación.
motor de corriente continua
Paso 2:
Una vez que el inducido se pone en movimiento, el ángulo α entre la posición real del inducido y su posición de referencia inicial continúa aumentando en la trayectoria de su rotación hasta que llega a 90 o desde su posición inicial. En consecuencia, el término cosα disminuye y también el valor del par.
El par en este caso viene dado por τ = BILwcosα que es menor que BIL w cuando α es mayor que 0 o .
principio del motor de corriente continua
Paso 3:
En la trayectoria de la rotación del inducido se alcanza un punto donde la posición real del rotor es exactamente perpendicular a su posición inicial, es decir, α = 90 o , y como resultado el término cosα = 0.
El par que actúa en el conductor en esta posición está dada por,

principio de funcionamiento del motor de corriente continua
es decir, prácticamente ningún par de rotación actúa sobre el inducido en este caso. Pero aún así, el inducido no se detiene, esto se debe al hecho de que el funcionamiento del motor de CC se ha diseñado de tal manera que la inercia del movimiento en este punto es suficiente para superar este punto de par nulo. Una vez que el rotor cruza esta posición, el ángulo entre la posición real del inducido y el plano inicial disminuye nuevamente y el par comienza a actuar nuevamente sobre él.

Principio de funcionamiento del motor de CC

JORGE CABRERA BERRÍOS Administrator
Ingeniero Electrónico por la UNI, con maestría y doctorado por la University of Electro-Communications (Japón).

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