Fuerza Magnética y Motores de Arranque: Principios y Funcionamiento

Fuerza del Campo Magnético sobre una Corriente Eléctrica Rectilínea

Cuando un conductor rectilíneo por el que circula una corriente eléctrica de intensidad se coloca en un campo magnético uniforme, este experimenta una fuerza electromagnética que tiende a desplazarlo en una dirección perpendicular tanto al conductor como al campo magnético.

1. Sentido de la Fuerza: Regla de la Mano Izquierda

El sentido de la fuerza se determina mediante la regla de la mano izquierda, la cual establece que:

• Dedos extendidos → Señalan la dirección del campo magnético (B).
• Dedos de la palma → Indican el sentido de la corriente eléctrica (I).
• Pulgar → Señala la dirección de la fuerza resultante (F).

2. Ley de Laplace: Intensidad de la Fuerza

Según la ley de Laplace, la magnitud de la fuerza electromagnética que actúa sobre el conductor depende de:

1. La intensidad de la corriente eléctrica (I) que circula por el conductor.
2. La longitud del conductor (L), es decir, la parte del cable que está dentro del campo magnético.
3. La intensidad del campo magnético (B), expresada en teslas (T).
4. El ángulo entre el conductor y el campo magnético.

Motores de Engranaje por Horquilla y Contactor

Los motores de arranque con engranaje por horquilla y contactor se utilizan en sistemas de arranque de motores térmicos. Su función principal es conectar el motor de arranque con la batería y engranar el piñón con la corona del motor térmico para iniciar su giro.

1. Funcionamiento del Sistema

El proceso de arranque se divide en cuatro fases principales:

Fase 1: Activación del Contactor

1. Al girar la llave de contacto a la posición de arranque, el borne 50 suministra corriente a los arrollamientos del contactor o relé de arranque.
2. Se genera un campo magnético que atrae al núcleo móvil del contactor.
3. Este desplazamiento del núcleo cumple dos funciones:
   • Engranaje del piñón con la corona del motor térmico.
   • Cierre de los contactos principales del contactor, permitiendo el paso de corriente desde la batería al motor de arranque.

Fase 2: Engranaje del Piñón con la Corona

1. Si los dientes del piñón coinciden con los huecos de la corona, el engranaje se realiza correctamente.
2. Si los dientes del piñón chocan con los de la corona, el piñón se detiene y frena el núcleo del relé, impidiendo que los contactos del contactor se cierren completamente.
3. Para evitar fallos en el arranque, un muelle interno del contactor permite que el núcleo continúe su movimiento hasta que se cierren los contactos eléctricos.
4. En ese momento, la corriente fluye hacia el bobinado del motor de arranque, iniciando su giro.
5. Al empezar a girar el motor, los dientes del piñón encuentran los huecos de la corona y se produce el engranaje completo.

Fase 3: Transmisión del Movimiento al Motor Térmico

1. Una vez engranado, el movimiento del inducido del motor de arranque se transmite al piñón.
2. El mecanismo de rueda libre se enclava, transmitiendo el giro a la corona del motor térmico.
3. Esto permite que el motor térmico se ponga en marcha.

Fase 4: Desactivación del Motor de Arranque

1. Cuando el motor térmico arranca, la corona gira más rápido que el inducido del motor de arranque.
2. El mecanismo de rueda libre se desenclava, evitando que el piñón siga transmitiendo el movimiento.
3. Al soltar la llave de arranque, el contactor deja de recibir corriente.
4. El muelle del núcleo devuelve el contactor a su posición original, abriendo los contactos eléctricos.
5. Esto interrumpe la alimentación del motor de arranque, y la horquilla desengrana el piñón de la corona.

2. Tipos de Contactores

Los motores de arranque pueden utilizar diferentes tipos de contactores dependiendo del diseño del sistema:

1. Contactores de un solo bobinado

• Un único bobinado realiza tanto la función de accionamiento como la de retención.
• Es un diseño más simple y económico, pero menos eficiente en términos de control del movimiento del núcleo.

2. Contactores de dos bobinados

Se componen de:

• Bobinado de accionamiento: Se activa al girar la llave, generando la fuerza para mover el núcleo móvil.
• Bobinado de retención: Mantiene el núcleo en su posición tras cerrar los contactos principales.

Funcionamiento:

1. Cuando se acciona el interruptor de arranque, la corriente circula por ambos bobinados, sumando su fuerza de atracción.
2. Al cerrarse los contactos principales, el bobinado de accionamiento se cortocircuita, dejando solo el de retención en funcionamiento.
3. El núcleo móvil permanece en su posición hasta que el motor térmico arranca y el sistema se desactiva.