Clasificación y Constitución de Máquinas Eléctricas
Desde el punto de vista mecánico, un motor está constituido por el estator (parte fija) y el rotor (parte móvil o giratoria). El rotor es una pieza cilíndrica giratoria, un electroimán móvil con varios salientes laterales, que llevan cada uno a su alrededor un bobinado de hilo de cobre por el que circula la electricidad. El estator, situado alrededor del rotor, es un electroimán fijo, cubierto con un aislante. Al igual que el rotor, dispone de una serie de salientes con bobinados eléctricos por los que circula la corriente.
Desde el punto de vista del tipo de energía eléctrica generada, las máquinas pueden ser:
- De corriente continua (CC)
- De corriente alterna (CA)
- Síncronas
- Asíncronas
Para permitir el movimiento del rotor, entre el rotor y el estator, existe un espacio de aire llamado entrehierro, que debe ser lo más reducido posible para evitar pérdidas de flujo magnético.
Perspectiva Electromagnética de las Máquinas Eléctricas
Desde el punto de vista electromagnético, las máquinas eléctricas se pueden considerar constituidas por:
- Un conjunto magnético.
- Dos circuitos eléctricos: uno en el rotor y otro en el estator.
Definición de Devanado o Bobinado
Un devanado o bobinado es un conjunto de hilos de cobre arrollados que forma parte de los circuitos eléctricos de las máquinas.
Uno de los devanados de uno de los circuitos eléctricos produce el flujo que se establece en el conjunto magnético cuando es recorrido por la corriente eléctrica; este es el devanado inductor o excitador. En el otro devanado, perteneciente al segundo circuito eléctrico, se induce una fuerza que provoca un par motor en el caso de un motor eléctrico; este es el devanado inducido.
En resumen, los devanados pueden ser:
- Devanado (o bobinado) inductor: Es el devanado (circuito eléctrico) que genera el campo magnético de excitación en una máquina eléctrica. Se sitúa en el interior del estator, en número par, en unos salientes llamados polos.
- Devanado (o bobinado) inducido: Es el devanado sobre el que se inducen las fuerzas electromotrices, y se sitúa en las ranuras del rotor.
Los devanados inductores forman los polos del motor, es decir, se sitúan en el estator. En todo el circuito magnético, como sabes, se distinguen los polos norte, de donde salen las líneas de fuerza del campo de inducción magnética (B), y los polos sur, por donde entran las líneas.
Circuito Magnético en Motores de Corriente Continua
Siguiendo el circuito magnético de los motores de corriente continua, se observan los núcleos de hierro rodeados por bobinas (devanados) que se conocen como polos, los cuales van incrustados por uno de sus extremos en una pieza de hierro llamada culata, de manera que queda libre solo el extremo de cada uno. Uno de ellos es precisamente el que da nombre al polo. En definitiva, los polos generan un campo magnético cuando la corriente circula por ellos, un campo magnético inductor.
Notación de Corriente y Representación
Antes de pasar a ver cómo es un motor de corriente continua por dentro, debo aclarar una notación: Las intensidades que recorren los conductores son perpendiculares al plano del papel en el que se dibuja el conductor. Se representan del siguiente modo:
Representación de un Motor
En la imagen superior se aprecia el polo sur que forma parte del estator. A la izquierda del polo sur, entre el rotor y el estator, se aprecia el entrehierro. Tanto los conductores del rotor como los del estator están recorridos por corrientes eléctricas cuyo sentido es entrante en el plano del papel. Si se aplica la regla de la mano derecha, se comprueba que el campo magnético ejerce fuerzas del mismo sentido (hacia abajo); esto hace girar el motor en el sentido de las agujas del reloj. Para que se sumen todas las fuerzas individuales de todos los conductores, es preciso que todos hagan girar el motor en el mismo sentido. Para ello, los conductores situados junto al polo sur han de tener un sentido opuesto al que recorren los conductores colocados junto al polo norte.
Elementos Fundamentales del Motor Eléctrico de Corriente Continua
Colector de Delgas (Conmutador)
Otro elemento importante y fundamental del motor eléctrico de corriente continua es el colector de delgas, que es un conjunto de láminas de cobre, aisladas entre sí y que giran solidariamente con el rotor. Las delgas están conectadas eléctricamente a las bobinas del devanado inducido y, por medio de ellas, dicho devanado se puede conectar a la fuente de energía eléctrica exterior. Cada delga está unida eléctricamente al punto de conexión de dos bobinas del devanado inducido, de tal forma que habrá tantas delgas como bobinas simples posea el devanado. Al colector de delgas también se le conoce como conmutador.
Escobillas
Las escobillas permanecen fijas al estator, sin realizar movimiento alguno, y están en contacto permanente sobre la superficie del colector de delgas. Esto permite el paso de corriente eléctrica desde el exterior hasta el devanado inducido del rotor. Las escobillas y el colector de delgas permiten la conmutación de corriente cada media vuelta del rotor. [Ver imagen inferior]