Diferenzas entre revisións de «Motor de corrente continua»

Creada como tradución da páxina "Motor de corriente continua"
(Eliminación {{Seniw}})
(Creada como tradución da páxina "Motor de corriente continua")
O '''motor de corrente continua''' (denominado tamén '''motor de corrente directa''', '''motor CC''' ou '''motor DC''' polas iniciais en inglés ''direct current'') é una máquina que converte [[enerxía eléctrica]] en [[Enerxía mecánica|mecánica]], provocando un movemento rotatorio, grazas á acción dun [[campo magnético]].
{{Atención|data=maio de 2014}}
{{Wikificar}}
{{Fusión desde|Máquina de corrente continua}}
{{Ligazóns internas}}
 
Un motor de corrente continua componse principalmente de duas partes. O [[Estator|estátor]] dá soporte mecánico ao aparello e contén os polos da máquina, que poden ser ou ben devanados de fío de [[cobre]] sobre un núcleo de ferro, ou [[Motor de corrente continua sen vasoiriñas|imáns permanentes.]] O [[Rotor (eléctrico)|rotor]] é xeralmente de forma cilíndrica, tamén devanado e con núcleo, alimentado con corrente directa a través de [[Delga|delgas]], que están en contacto alternante con vasoiriñas fixas (tamén chamadas carbóns).
{{Sen referencias|data=maio de 2014}}
 
O principal inconveniente destas máquinas é o mantemento, moi custoso e laborioso, debido principalmente ao desgaste que sofren as escobillas ou carbóns ao entrar en contacto coas delgas.
Os motores eléctricos de corrente continua son convertedores electro-mecánicos rotativos de enerxía que debido ós fenómenos de indución e de par electromagnético, transforman enerxía eléctrica, de natureza continua, en enerxía mecánica.
 
Algunhas aplicacións especiais destes motores son os [[Motor lineal|motores lineais]], cando exercen tracción sobre un riel, [[Servomotor|servomotores]] e [[Motor paso a paso|motores paso a paso.]] Ademais existen motores de DC sen vasoiriñas (''brushless'' en inglés) utilizados no aeromodelismo polo seu baixo [[Torque (magnitude)|par motor]] e a súa gran velocidade.
Os primeiros motores eléctricos feitos no século XIX por Michael Faraday e Zénobe Gramme, foron de corrente continua.
 
É posible controlar a velocidade e o par destes motores utilizando técnicas de control de motores de corrente continua.
En xeral, os motores de corrente continua son semellantes na súa construción ós xeradores. De feito poderíanse describir como xeradores que funcionan ó revés.
 
== Principio de funcionamento ==
== Funcionamento  ==
[[Ficheiro:Ejs_Open_Source_Direct_Current_Electrical_Motor_Model_Java_Applet_(_DC_Motor_)_80_degree_split_ring.gif|miniatura|251x251px|Un motor de corrente directa produce un par grazas á conmutación mecánica da corrente. Nesta imaxe existe un campo magnético permanente producido por imáns no estátor. O fluxo de corrente no devanado do rotor produce una forza de Lorentz sobre o devanado, representada polas frechas verdes. Debido a que neste caso o motor ten dous polos, a conmutación faise por medio dun anel partido á metade, onde o fluxo de corrente invístese cada media volta (180 graos).]]
O funcionamento de un motor de corrente continua basease na forza que se produce sobre un condutor eléctrico percorrido por unha intensidade de corrente eléctrica segundo a seguinte expresión:
[[Ficheiro:Principio_motor_c.c.jpg|dereita|miniatura|487x487px|Esquema do funcionamento dun motor de corrente continua elemental de dous polos cunha soa bobina e dúas [[Delga|delgas]] no rotor. Móstrase o motor en tres posicións do rotor desfasadas 90° entre si.1, 2: Escobillas;
A, B: Delgas; a, b: Lados da bobina conectados respectivamente ás delgas A e B.<br /><br /><br /><br /><br /><br />]]
Cando un condutor, polo que pasa una corrente eléctrica, mergúllase nun campo magnético, o condutor sofre una forza perpendicular ao plano formado polo [[campo magnético]] e a corrente, de acordo coa [[Fuerza de Lorentz|Forza de Lorentz]]:
 
: <math />
F= B X L X I
na que:
 
* '''F''': Forza en [[Newton (unidade)|newtons]]
B é a indución do campo magnético (teslas).
* '''I''': Intensidade que percorre o condutor en [[Ampere|amperios]]
* '''L''': Lonxitude do condutor en metros
* '''B''': Densidade de campo magnético ou densidade de fluxo [[Tesla (unidade)|teslas]]
* '''Φ''': Ángulo que forma I con B
 
=== Forza contraelectromotriz inducida nun motor ===
l é a lonxitude do condutor cortado polas liñas do campo magnético (metros).
É a tensión que se crea nos condutores dun motor como consecuencia do corte das liñas de forza. A polaridad da tensión nos xeradores é oposta á aplicada nos bornes do motor. Durante o arranque dun motor de corrente continua prodúcense fortes picos de corrente xa que, ao estar a máquina parada, non hai [[Fuerza contraelectromotriz|forza contraelectromotriz]] e o bobinado compórtase como un simple condutor de baixa resistencia.
 
A forza contraelectromotriz no motor depende directamente da velocidade de xiro do motor e do fluxo magnético do sistema inductor.
I é a intensidade que percorre ao condutor (amperios).
F é a forza que se produce sobre o condutor (newton).
 
=== Número de escobillas ===
Para coñecer a dirección da forza aplícase a regra da man esquerda.
As vasoiriñas deben pór en [[Cortocircuito|curtocircuíto]] todas as bobinas situadas na zona neutra. Se a máquina ten dúas polos, temos tamén dúas zonas neutras. En consecuencia, o número total de delgas ha de ser igual ao número de polos da máquina. En canto á súa posición, será coincidente coas liñas neutras dos polos.
En realidade, se un motor de corrente continua no seu inducido leva un bobinado imbricado, deberanse pór tantas vasoiriñas como polos ten a máquina, pero si no seu inducido leva un bobinado ondulado, como só existen dous traxectos de corrente paralela dentro da máquina, nun principio é suficiente colocar dúas vasoiriñas, aínda que se se desexa pódense colocar tantas escobillas como polos.
 
=== Estrutura Sentido de xiro ===
En máquinas de corrente directa de mediana e gran potencia, é común a fabricación de rotores con láminas de [[Acero eléctrico|aceiro eléctrico]] paira diminuír as perdas asociadas aos campos magnéticos variables, como as correntes de Foucault e as producidas por [[Histérese|histéresis]].
Estator: Tamén chamada carcasa, culata ou xugo, é a parte fixa que dá soporte mecánico ó aparato. No seu interior, suxeitos mediante parafusos á carcasa e regularmente distribuídos, encóntranse en número par os polos indutores. Nos motores pequenos, estes polos poden ser imáns permanentes. Pero o máis habitual é que estean constituídos por un núcleo ferromagnético cunhas expansións nos seus extremos, arredor do cal hai unhas bobinas, que constitúen o debandado indutor, xeralmente de fío de cobre illado. Estas bobinas, ó ser alimentados por unha corrente continua, xeran un campo indutor da máquina, presentando alternativamente polaridades norte e sur (sempre debe haber un número par de polos).
Nas máquinas de certa potencia encóntranse distribuídos alternativamente entre estes, outros polos auxiliares o de conmutación, macizos e sen expansións, a súa misión é facilitar a conmutación e evitar a xeración de chisporroteo no contacto entre as delgas do colector e as vasoiras.
 
=== Reversibilidad ===
Rotor: feito con chapas de aceiro con baixo contido en silicio de 0,5&nbsp;mm de espesor, illadas unhas de outras por unha capa de verniz ou de óxido, está montada sobre o eixo da máquina. Na súa superficie externa ten practicadas unhas rañuras dunha certa inclinación respecto a súa xeratriz onde van aloxadas as bobinas do debandado inducido da máquina, xeralmente de fío de cobre illado.
Os motores e os [[Xerador eléctrico|xeradores]] de corrente continua están constituídos esencialmente polos mesmos elementos, diferenciándose unicamente na forma de utilización. Por reversibilidad entre o motor e o xerador enténdese que si se fai virar o rotor, prodúcese no devanado inducido una [[Fuerza electromotriz|forza electromotriz]] capaz de transformarse en enerxía eléctrica. En cambio, se se aplica una [[Tensión eléctrica|tensión]] continua ao devanado inducido do xerador a través do colector [[delga]], o comportamento da máquina agora é de motor, capaz de transformar a forza contraelectromotriz en enerxía mecánica.
 
En ambos os casos o inducido está sometido á acción do campo magnético do inductor principal no estátor.
Colector de delgas: Vai montado sobre o eixo de xiro e debe dispor de tantas delgas como bobinas ten o debandado inducido, cada delga está unida electricamente ó punto de conexión dunha bobina ca outra. As delgas están fabricadas con cobre de elevada pureza e están separadas unhas de outras por unhas delgadas películas de mica que as mantén illadas.
 
== Variacións no deseño do motor ==
Vasoiras: Son os elementos que aseguran o contacto eléctrico entre as delgas do colector e o circuíto de corrente continua exterior. Están fabricadas de carbón (grafito) e permanentemente están rozando sobre o colector, van suxeitas cun colar portavasoiras que mantén a presión prevista mediante elementos elásticos para asegurar que o contacto sexa o adecuado, por iso se produce un desgaste progresivo que acurta a súa vida útil, tendo que substituílas cada certo tempo. As vasoiras conéctanse ca placa de bornes da máquina.
Os motores de corrente continua constrúense con rotores bobinados, e con estátores bobinados ou de imáns permanentes. Ademais existen moitos tipos de motores especiais, por exemplo os motores sen escobillas, os servomotores e o motores paso a paso, que se fabrican utilizando un motor de corrente continua como base.
 
=== Motores con estátor bobinado ===
Entreferro: Chámase así o espazo que hai entre o estator e o rotor, é imprescindible que exista para evitar o rozamento entre ámbolos dous, aínda que debe ser o menor posible, xa que o aire presenta unha elevada relutancia magnética, e se o entreferro fose moi amplo debilitaríase o campo magnético indutor.
Se o estátor é bobinado, existen distintas configuracións posibles paira conectar os dous bobinados da máquina:
 
* [[Motor serie]] ou motor de excitación en serie: o devanado de estátor e o devanado de rotor conéctanse en serie.
== Fases do funcionamento ==
* [[Motor shunt|Motor]] [[Motor shunt|''shunt'']] ou de excitación en paralelo: o devanado de estátor e de rotor conéctanse en paralelo.
Distínguense varias fases polo que un motor de corrente continua pasa:
* [[Motor compound|Motor de excitación composta]] ou motor ''compound'': utilízase una combinación de ambas as configuracións.
<gallery>
File:motor serie.jpg|Motor eléctrico serie.
File:motor paralelo.jpg|Motor eléctrico paralelo.
File:Motor compuesto.jpg|Motor eléctrico compound.
</gallery>
[[Ficheiro:Small_DC_Motor_Rotor.JPG|miniatura|Rotor dunha pequena máquina de corrente directa de 12 V, con imáns permanentes, de dous polos, cinco devanados, cinco delgas e duas vasoiriñas.]]
[[Ficheiro:Conmutacion_colector_delgas.jpg|dereita|miniatura|245x245px|Conmutación dunha bobina (A) dun devanado en anel. A bobina A está conectada ás delgas 1 e 2. A vasoiriña (E) está situada sobre a liña neutra e ten igual ancho que as vasoiriñas (na realidade una vasoiriña adoita ser máis ancha e contacta con varias delgas simultaneamente). Suponse que só hai duas vasoiriñas polo que a corrente que circula por unha vasoiriña é a corrente total do inducido Ii. Na Fig. (a) comeza a conmutación da bobina A e en (c) termina. Na Fig. (b) móstrase un instante intermedio durante a conmutación.]]
 
=== Motores de imán permanente ===
Arranque: o motor empeza a xirar partindo do repouso, neste momento o motor ten exercer o seu par máximo para permitir o movemento e sucesivo funcionamento normal, no momento do arranque e cando o motor consume máis corrente debido a este par máximo. Esta corrente absorbida pode ser prexudicial para os debandados xa que se fose moi elevada podería chegar a queimar os debandados.
Os [[Motor de corrente continua sen vasoiriñas|motores de imán permanente]] teñen algunhas vantaxes de rendemento fronte aos [[Motor síncrono|motores síncronos]] de corrente continua de tipo excitado e chegaron a ser o predominante nas aplicacións de potencia fraccionaria. Son máis pequenos, máis lixeiros, máis eficaces e fiables que outras máquinas eléctricas alimentadas individualmente.<ref>[[:en:Singly fed electric machine|Singly fed electric machine]] (en inglés)</ref><ref>Gottlieb, I. M. (1994). ''Electric Motors & Control Techniques'' (2nd ed.). TAB Books.</ref>
 
=== Motores sen escobillas ===
Aceleración: despois do arranque o motor xira aumentando de velocidade ata chegar a un réxime de funcionamento, a corrente absorbida neste momento vai diminuíndo a medida que o motor alcanza a súa velocidade de traballo.
Os [[Motor eléctrico sin escobillas|motores de corrente directa sen escobillas]] están deseñados paira conmutar a tensión nas súas devanados, sen sufrir desgaste mecánico. Paira este efecto utilizan controladores dixitais e sensores de posición. Estes motores son frecuentemente utilizados en aplicacións de baixa potencia, por exemplo nos ventiladores de computadoras.
 
== Véxase tamén ==
Funcionamento en réxime nominal: o motor chegou a súa velocidade normal de traballo ó igual que o seu consumo, que diminúe considerablemente comparado ao momento do arranque.
 
* [[Máquina eléctrica]]
== Estabilidade ==
* [[Motor eléctrico]]
Despois de acadar o réxime nominal, os parámetros de funcionamento do motor pódense modificar de forma inesperada, debido a perdas de carga etc. Para que o motor se comporte de modo estable é preciso que responda a estas variacións de modo que trate de anulalas, para recuperar o réxime nominal. De non ser así, dise que o sistema é inestable, é dicir, cando tras producirse unha acción que modifica os parámetros, estes continúan separándose máis e máis dos seus valores nominais.
* [[Motor serie]]
* [[Motor shunt]]
* [[Motor compound]]
* [[:en:Permanent magnet synchronous generator|Xerador sincrono de imán permanente]] (en inglés)
 
== Notas ==
Polo tanto cando se produce un aumento brusco da velocidade o motor estable responde cun par motor inferior ó resistente, para tratar de reducir a velocidade e así recuperar o réxime nominal. Se o motor fose inestable o par motor sería maior que o resistente co que aumentaría progresivamente a velocidade, embalándose o motor.
{{listaref}}
 
== Ligazóns externas ==
Se as variacións de réxime son no sentido de diminuír a velocidade, un motor estable responde aumentando o seu par motor fronte ó resistente para tratar de corrixir a velocidade e recuperar o réxime nominal de traballo.
 
* Control de motores de CC, Ponte H
== Inversión de xiro ==
* Control de motores de CC, Control por Ancho de Pulso (PWM)
O motor pode funcionar en ámbolos dous sentidos de xiro, para o que é necesario intercambiar as conexións dos dous debandados.
* Control de motores de CC, Circuítos con realimentación
 
* [http://www.stefanv.com/rcstuff/qf200212.html Como funciona un motor] (en inglés)
Lembremos que o sentido do par motor depende da polaridade do campo magnético e do sentido da corrente do inducido; se invertemos as conexións do inducido, invertemos o sentido da corrente nel, e se o facemos no indutor inverteremos a polaridade do campo magnético.
* [http://internationalcouplings.es/motores-de-corriente-continua Información sobre os motores de corrente continua]
 
[[Categoría:Motores eléctricos]]
Se se cambia o sentido de xiro co motor detido, non importa cal sexa o debandado no que se permutan as conexións, pero se o cambio de sentido de xiro se realiza co motor en marcha, é necesario que sexa o debandado inducido o que cambie de conexión, porque se se fixera co bobinado indutor, a máquina quedaría durante un instante sen excitación, o que provocaría o embalamento do motor.
 
== Tipos de freados  ==
Freado dinámico: faise funcionar o motor como xerador, transformando a enerxía mecánica de rotación en enerxía eléctrica, que pode ser inmediatamente consumida en unhas resistencias conectadas para este fin (freado reostático), ou cedese a rede de alimentación eléctrica (freado rexenerativo).
Freado en contramarcha: precisase inverter o sentido do par electromagnético mentres o motor está en marcha
 
{{Sen imaxe}}
 
{{Control de autoridades}}
 
[[Categoría:Máquinas eléctricas]]
2.753

edicións