Motores y Dinamos de Corriente Continua: Funcionamiento, Tipos y Mantenimiento

Principio de Funcionamiento de una Dinamo

El principio de funcionamiento de una dinamo puede explicarse por medio de la teoría eléctrica elemental. Al hacer girar un anillo de alambre dentro del espacio libre entre dos imanes, se crea en este una corriente eléctrica.

Constitución de una Dinamo

• Circuito magnético (fijo y móvil)
• Circuito eléctrico (inductor, inducido, colector de delgas, escobillas)

Circuito Magnético

Es de tipo polos salientes y de chapas de acero dulce de 0,8 a 1,5 mm de espesor. Además, existen unos polos auxiliares o de conmutación.

Circuito magnético móvil

Está constituido por chapas de hierro dulce de 0,5 mm de espesor, aisladas entre sí mediante barnices para reducir las pérdidas por corrientes parásitas.

Circuito Eléctrico

Circuito eléctrico inductor

Está constituido por una serie de bobinas aisladas eléctricamente mediante barnices especiales. Estas bobinas son arrolladas en los polos magnéticos fijos y recorridas por una corriente continua (CC) de tal forma que en estos se crea un campo magnético inductor fijo.

Circuito eléctrico inducido

Está constituido por una serie de bobinas. Estas bobinas son arrolladas en el circuito magnético rotórico y conectadas todas ellas en serie, teniéndose un principio y un final, los cuales se unen de manera que queda en cortocircuito. En dicha bobina se induce una fuerza electromotriz (FEM), la cual se transmite al exterior para su posterior aprovechamiento mediante el colector de delgas y las escobillas.

Colector de delgas

Este tiene la misión de transformar la FEM alterna senoidal en el circuito inducido a una FEM continua y transmitirla al exterior mediante las escobillas.

Funcionamiento de un Motor de Corriente Continua (CC)

Un motor de CC está formado por:

• Inductor o estator: Es un electroimán formado por un número par de polos. Las bobinas que los arrollan son las encargadas de producir el campo inductor al circular por ellas la corriente.
• Inducido o rotor: Es una pieza giratoria formada por un núcleo magnético alrededor del cual va el devanado de inducido, sobre el que actúa el campo magnético.
• Colector de delgas: Es un anillo de láminas de cobre llamadas delgas, dispuesto sobre el eje del rotor, que sirve para conectar las bobinas del inducido con el circuito exterior a través de las escobillas.
• Escobillas: Piezas de grafito que se colocan sobre el colector de delgas, permitiendo la unión eléctrica de las delgas con los bornes de conexión del inducido. Al girar el rotor, las escobillas van rozando con las delgas, conectando la bobina de inducido correspondiente a cada par de delgas con el circuito exterior.

Funcionamiento

Un motor de corriente continua basa su funcionamiento en la fuerza producida en un conductor a causa de la presencia de un campo magnético sobre una intensidad de corriente eléctrica. El colector es un conmutador sincronizado con el rotor. Cuando el motor inicia su trabajo, este inicialmente está detenido, teniendo así un valor de intensidad retórica muy elevada que puede afectar el rotor y producir arcos eléctricos en las escobillas. Para ello, se conecta una resistencia en serie en el rotor durante el arranque.

Tipos de Motores de CC

De excitación independiente

Obtienen la alimentación del rotor y del estator de dos fuentes de tensión independiente. El campo del estator es constante al no depender de la carga del motor, y la fuerza es prácticamente constante. Las variaciones de velocidad se deberán solo a la disminución de la fuerza electromotriz. Este sistema no se suele utilizar debido al inconveniente que presenta el tener una fuente exterior de corriente.

De excitación en derivación

Los devanados del inducido están conectados en paralelo y alimentados por una fuente común. En ellas, un aumento de tensión en el inducido hace aumentar la velocidad de la máquina.

De excitación en serie

Los devanados del inducido y el inductor están colocados en serie y alimentados por una misma fuente de tensión. En este tipo de motores existe dependencia entre el par y la velocidad. Son motores en los que, al aumentar la corriente de excitación, se hace disminuir la velocidad.

De excitación compuesta

En este caso, el devanado de excitación tiene una parte de él en serie con el inducido y otra parte en paralelo. Existen dos tipos de excitación compuesta:

• Compuesta adicional: El sentido de la corriente que recorre los arrollamientos serie y paralelo es el mismo, por lo que sus efectos se suman.
• Compuesta diferencial: El sentido de la corriente que recorre los arrollamientos tiene sentido contrario y, por lo tanto, los efectos de ambos devanados se restan.

Ventajas de los Motores de CC

• Gran variedad de velocidad.
• Fácil control.
• Gran flexibilidad.
• Gama de velocidades que no se pueden conseguir con motores de corriente alterna.
• Mayor rendimiento.
• Gran facilidad de inversión de marcha de los motores grandes.

Aplicaciones de los Motores de CC

• Trenes de laminación reversible: Los motores deben soportar una alta carga. Normalmente se utilizan varios.
• Trenes Konti: Se va reduciendo más la sección y la velocidad cada vez es mayor.
• Cizallas en trenes de laminación en caliente: Se utilizan motores en derivación.
• Industria del papel: Trabajan a velocidad constante y se equipan con motores de CC.
• Otras aplicaciones: Máquinas herramientas, máquinas extractoras, elevadores y ferrocarriles.
• Motores desmontables para papeleras, etc.: Tienen una velocidad constante de corte más grandes.
• Motor de corriente continua usado en grúas: Prácticamente es imposible con motores de corriente alterna.

Mantenimiento Preventivo de una Máquina

El mantenimiento preventivo implica:

1. Planificación.
2. Observación.
3. Actuación.
4. Comprobación.
5. Puesta en funcionamiento.

Intervenciones con la máquina parada

• Limpieza con aspirador o aire seco en las partes internas de la máquina.
• Comprobación de escobillas y portaescobillas.
• Comprobación de la superficie del colector y el contacto con las escobillas.
• Comprobación visual de la uniformidad del entrehierro.
• Comprobación visual de equilibrado del rotor.
• Comprobación de holguras y ajustes en el rotor.
• Comprobación de la placa de bornes, de las conexiones visibles y de la sujeción de las bobinas.
• Medición de puesta a tierra y de resistencias de aislamiento.
• Examen del estado de los aislantes. En caso de estar resquebrajados, se limpiarán, se secarán y se rebarnizarán.
• Comprobación de la maniobra de arranque.
• Comprobación del engrase de los elementos mecánicos.
• Limpieza de los conductores de ventilación.

Máquina en funcionamiento

• Limpieza exterior.
• Comprobación de la ventilación adecuada.
• Comprobación de la temperatura de funcionamiento.
• Observación de ruidos, vibraciones y roces.
• Medición de la tensión.

Generación del Movimiento en un Conductor

Si tienes un campo magnético donde dentro hay un conductor, al mover ese conductor hacia arriba o hacia abajo se genera la corriente. Dentro de un campo magnético, si le metes corriente al conductor, se genera un movimiento.