Motores de Corriente Directa (CD)

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Los motores de Corriente Directa (CD) son muy utilizados en diseños de ingeniería debido a las características torque-velocidad que poseen con diferentes configuraciones eléctricas o mecánicas.

Una gran ventaja de los motores de CD se debe a que es posible controlarlos con suavidad y en la mayoría de los casos son reversibles, responden rápidamente gracias a que cuentan con una gran razón de torque a la inercia del rotor. Otra ventaja es la implementación del frenado dinámico, donde la energía generada por el motor se alimenta a un resistor disipador, y el frenado regenerativo donde la energía generada por el motor retroalimenta al suministro de potencia CD, esto es muy utilizado en aplicaciones donde se deseen frenados rápidos y de gran eficiencia.

Clasificación de los motores de CD

Los motores de corriente directa se pueden clasificar de acuerdo con la forma en que crean los campos magnéticos del estator.

  • Imán permanente

  • Devanado shunt

  • Devanado serie

  • Devanado compuesto

Curva torque-velocidad

La siguiente gráfica es una representación de los torques que un motor puede proporcionar a diferentes velocidades a los voltajes nominales.

 
 

Para un dado torque proporcionado por el motor, se puede utilizar la curva corriente-torque para determinar la corriente requerida cuando se le aplica el voltaje nominal al motor.  

Como regla general, los motores generan grandes torques a baja velocidad, y grandes torques implican una demanda mayor de corriente por parte del motor.

El torque de arranque o torque crítico (Ts): Es el torque máximo que puede proporcionar un motor a velocidad cero, asociado con el arranque o sobrecarga del motor.

La velocidad de no carga Wmáx: Es la máxima velocidad sostenida que puede lograr el motor. Esta velocidad sólo se puede lograr cuando no se aplica carga o torque al motor.

Motores de Imán Permanente(PM)

En este tipo de motores, los campos del estator son generados mediante imanes permanentes que no requieren fuente de alimentación externa y por lo tanto no producen un calentamiento. Los motores PM son más ligeros y pequeños en comparación con otros motores de CD con algunas características equivalentes ya que la intensidad del campo del imán permanente es alta. También resulta sencillo invertir el sentido de giro al conmutar la dirección del voltaje aplicado, ya que la corriente y el campo cambian de dirección sólo en el rotor.

El motor de imán permanente es ideal en aplicaciones de control por computadora debido a su linealidad torque-velocidad, aunque únicamente se utilizan en aplicaciones de baja potencia pues su potencia nominal usualmente se limita a 5 hp (3278 W) o menos.

Los motores CD de imán permanente pueden ser motores con escobillas, sin escobillas o de pasos.

 
 

Motor Shunt

Conformados por una armadura y devanados de campo conectados en paralelo que son activados mediante la misma fuente. Los motores shunt presentan velocidad casi constante sobre un gran rango de carga, cuentan con un torque de arranque de aproximadamente 1.5 veces el torque operativo nominal, tienen torque de arranque más bajo que cualquiera de los motores de CD y se puede convertir económicamente para permitir una velocidad ajustable al colocar un potenciómetro en serie con los devanados de campo. La corriente de carga total es la suma de las corrientes de armadura y campo.

 
 

Motor Serie

Cuentan con devanados de armadura y campo conectados en serie, de modo que las corrientes de armadura y campo son iguales. Los motores en serie generan torques de arranque muy altos, velocidad extremadamente variable dependiendo de la carga, y gran velocidad cuando la carga es pequeña.

Los motores en serie grandes pueden fallar catastróficamente cuando se descargan súbitamente debido a la fuerza dinámica a altas velocidades, a esto se le llama sin control.  

La curva torque-velocidad para un motor en serie tiene forma hiperbólica, lo que implica una relación inversa entre el torque y la velocidad, con una potencia casi constante.

 
 

Motor Compuesto

Estor motores incluyen tanto devanados de campo en derivación como en serie, lo que resulta en características combinadas de motores en derivación y en serie.

Parte de la corriente de carga pasa a través de los devanados de armadura y serie, la corriente de carga restante pasa sólo a través de los devanados en derivación. La velocidad máxima de un motor compuesto es limitada, su regulación de velocidad no es tan buena como la de un motor en derivación. El torque producido por los motores compuestos es un poco menor que el de los motores en serie de similar tamaño.

 
 

NOTA: A diferencia del motor de imán permanente, cuando cambia la polaridad de la alimentación para un motor CD en derivación, en serie o compuesto, el sentido de rotación no cambia (lo que significa que dichos motores no son reversibles). La razón de esto es la polaridad del estator y el rotor cambia debido a que los devanados de campo y armadura son excitados por la misma fuente. 

 
 







Erick Méndez