Cuando un conductor por el que fluye una corriente continua es colocado bajo la influen- cia de un campo magnético, se induce sobre él (el conductor) una fuerza que es per- pendicular tanto a las líneas de campo magnético como al sentido del flujo de la co- rriente. Esta fuerza es directamente proporcional a tres magnitudes: intensidad de campo, intensidad de la corriente y longitud del conductor que queda dentro del campo. Los principios fundamentales sobre los cuales se basan las máquinas eléctricas, ya sean estáticas o rotatorias son aquellos donde interviene el electromagnetismo y de la inducción electromagnética y son válidos para todas las máquinas en forma indepen- diente del grupo a que pertenezcan.
Los primeros sistemas de potencia en los Estados Unidos fueron sistemas de corriente continua(c.c.), pero hacia los años de 1890, los sistemas de potencia de corriente al- terna(c.a.) fueron primando sobre los sistemas c.c. A pesar de este hecho, los motores c.c. continuaron siendo una parte importante de la maquinaria comprada cada año hasta los años de 1960.17 Cuando un conductor por el que fluye una corriente continua es
colocado bajo la influencia de un campo magnético, se induce sobre él (el conductor) una fuerza que es perpendicular tanto a las líneas de campo magnético como al sentido del flujo de la corriente. Existen tres magnitudes que actúan directamente proporcional que son: la intensidad del campo, intensidad de la corriente y la longitud del conductor que queda dentro del campo.
De acuerdo con la figura 2.16, teniendo los dos lados de la espira recorridos por la corriente directa en sentidos opuestos, en éstas aparecen fuerzas en el sentido contrario por lo que la resultante es un par que hace que la espira gire perpendicularmente a las líneas de flujo. La fuerza que produce ese par de giro se obtiene con la expresión:
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Figura 2.16 Principio del motor eléctrico
Fuente: Harper E. (1984). Curso de Máquinas de Corriente Continua, editorial Limusa. México, p.76
F = BIL cosɸ donde: F = fuerza en newton.
B = densidad del flujo magnético(weber/m2)
L = longitud de un lado de la espira en m.
ɸ = ángulo que forma el eje transversal de la espira con la dirección del flujo magnético.
de la fórmula anterior se obtiene la expresión que permite calcular el par de giro T = BIL d cosɸ
donde d es la distancia entre los dos conductores.
La expresión para el par puede escribirse en función del área de la espira, cuyo valor es A = Lxd, como se sabe el flujo magnético en términos de la densidad de flujo y el área de la espira que corta es: ɸ = BxA, se tiene:
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Figura 2.17 Posición de la espira con respecto al flujo.
Fuente: Harper E. (1984). Ibíd, p.76
De todo lo anterior se puede describir que el momento del par es directamente propor- cional a la cantidad de flujo magnético que atraviesa la espira y a la corriente que con- duce.18
La construcción de las máquinas de corriente continua, están compuestas de: a) Un inductor que lo constituye el campo magnético.
b) Un inducido sobre el cual se produce el fenómeno del electromagnético de inducción. c) Un conmutador o colector de laminaciones con su sistema de escobillas y porta es-
cobillas que tiene la función de rectificar la corriente que se induce en el rotor bajo la forma de corriente alterna(en el generador) para obtener la corriente continua. Las máquinas de corriente continua tienen principalmente las siguientes partes: mag- néticas, eléctricas y mecánicas.
Partes magnéticas. Son las partes del material magnético que tienen la función de contener al flujo magnético en forma eslabonada y constituyen lo que se conoce como el núcleo magnético de la máquina y está compuesta por el núcleo magnético o polos de la máquina en la parte fija o estática de la máquina y el núcleo magnético del rotor.
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Partes eléctricas. Está compuesta por los devanados del inductor, que son bobinas devanadas en los polos y el devanado de armadura (inducido) constituyen las bobinas localizadas en la parte giratoria de máquina, que se reconoce como la armadura. Partes mecánicas. Son las que se necesitan para la realización del movimiento rotatorio o gi- ratorio compuesta de: el árbol, los cojinetes o chumaceras, el sistema de lubricación.
En resumen un motor eléctrico de corriente continua está compuesto de un estator y
un rotor. En muchos motores c.c., generalmente los más pequeños, el estator está compuesto de imanes para crear un campo magnético.
El estator está constituido por el yugo o carcaza que es básicamente un cilindro de acero, fierro y hasta de chapa laminada, su sección es de forma variable y no se en- cuentra sujeta a variaciones de flujo, su trabajo es más bien mecánico, ya que tiene la función de soportar los polos con las tapas. Los motores de corriente continua se cla- sifican según la forma como estén conectados, en:
Motor serie.
Motor compound.
Motor shunt.
Motor eléctrico sin escobillas.
Además de los anteriores, existen otros tipos que son utilizados en electrónica:
Motor paso a paso.
Servomotor.
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Figura 2.18 Vista del estator.
Fuente: Harper E. (1984). Ibíd, p.89