ASÍ FUNCIONA EL MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA O CONTINUA

Texto e ilustraciones José Antonio E. García Álvarez




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Contenido:

Introducción
> Bases del funcionamiento de los motores 
   de corriente directa
El motor de corriente directa (C.D.) y la 
   Ley de la fuerza de Lorentz
Forma de determinar la polaridad de un 
   electroimán
Partes que integran un motor común de 
   corriente directa
Principio de funcionamiento del motor de 
   corriente directa
Funcionamiento de un motor común de 
   corriente directa
Motores de C.D. “sin escobillas” y “paso a 
   paso

 


BASES DEL FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA

Un pequeño motor común de corriente directa (C.D.) basa su funcionamiento en el rechazo que se produce entre el campo magnético que rodea al electroimán del rotor y el campo magnético de un imán permanente colocado de forma fija en el cuerpo del motor.

Para que se entienda mejor, a continuación se explican las características de los imanes permanentes y de los electroimanes.

Característica de los imanes permanentes


En la mayoría de los casos un imán  se compone de una pieza completamente metálica u obtenida mediante un proceso de pulvimetalurgia. Puede tener sección redonda, cuadrada, o rectangular y forma recta, curva, en herradura o semiherradura con diferentes longitudes. Su principal propiedad es que posee magnetismo permanente y polaridad diferente en cada uno de sus extremos.


Ilustración de un imán permanente mostrando sus polos norte-sur (N-S) y el campo magnético que posee a su alrededor. El sentido de las líneas de fuerza del campo magnético del imán parten siempre del polo norte “N” al polo sur “S”.




Los imanes permanentes pueden tener. formas tan diferentes como las que se muestran  a  la  derecha:  A.- Cuadrada.. B.- Rectangular. C.- Redonda. D.- Con forma de herradura. E.- Con forma de semiherradura.


A uno de los extremos del imán le corresponde el polo norte “N” y al otro, el polo sur “S”. Su característica principal radica en que puede atraer algunos metales, así como a otro imán que le enfrentemos, cuando los polos magnéticos son diferentes (como, por ejemplo, polo norte de un imán con polo sur de otro imán) o, por el contrario, rechazarlo cuando sus polaridades son iguales (polo norte con norte, o polo sur con sur).




Atracción o repulsión  que  se  manifiesta  cuando  se. enfrentan las polaridades diferentes o iguales de un imán. permanente. En  los  dos  imanes  enfrentados  que. encabezan  esta  ilustración  se  observa  que  sus. polaridades. S - N  (sur-norte)  o  N - S  (norte-sur),. indistintamente, se atraen al ser diferentes, mientras que. más abajo, las polaridades S - S (sur-sur) o N - N. (norte-norte) de los otros imanes enfrentados, se repelen al ser. iguales. Resulta imposible que dos polos. iguales se. atraigan por sí mismos debido a la fuerza de.repulsión que. se manifiesta entre ambos.


Aunque desde tiempos inmemoriales se conocen los imanes naturales con magnetismo permanente, desde hace años en la mayoría de las aplicaciones prácticas se emplean imanes magnetizados de forma artificial.

Cuando acercamos determinados metales al campo magnético de un imán (o igualmente de un electroimán), estos pueden quedar magnetizados también de forma permanente en unos casos, de forma temporal en otros o, por el contrario, no sufrir ninguna alteración. Cualquier cambio que ocurra dependerá, exclusivamente, de la naturaleza del metal expuesto al campo magnético.

Resulta evidente que un metal que haya quedado magnetizado de forma permanente, generalmente mantiene el magnetismo de forma indefinida y, por tanto, la propiedad de atraer otros metales, mientras que los que se magnetizan de forma temporal sólo conservarán un “magnetismo remanente” por un breve período de tiempo; pasado unos pocos segundos o minutos el magnetismo remanente se pierde por completo. Por último existen otros metales que no son atraídos ni afectados por el magnetismo, por lo que nunca quedan magnetizados.


La Magnetita

La "magnetita" es el único imán permanente que se puede encontrar de forma natural en La Tierra. Constituye un mineral compuesto por un doble óxido denominado "tetraoxido de trihierro" u óxido ferroso-férrico", de fórmula química Fe3O4. O sea,  un  material  formado  por  una combinación de óxido de hierro (Fe2O3) y óxido ferroso (FeO).

En la antigüedad la magnetita se utilizó ampliamente en la fabricación de las primeras brújulas que emplearon los navegantes para orientarse en las travesías marítimas alejadas de las costas.

Hoy en día este mineral tiene usos muy limitados, pues preferiblemente la industria emplea en la mayoría de los dispositivos que lo requieren, imanes permanentes que se obtienen de forma artificial.

 

Los minerales, aleaciones o elementos que son fuertemente atraídos por el campo magnético de un imán y que se pueden magnetizar para convertirlos en imanes permanentes se denominan “ferromagnéticos”. Entre estos se encuentran el hierro, hierro fundido, acero, cobalto, níquel y algunas de sus aleaciones. Otros que son atraídos débilmente por el imán y sólo se magnetizan por períodos cortos de tiempo se denominan “paramagnéticos”. Entre estos se pueden mencionar el aluminio, magnesio, estaño, platino, titanio, wolframio, manganeso y el oxígeno, entre otros. Por último existen otros minerales y elementos químicos que el campo magnético de un imán repele débil o completamente y nunca se magnetizan. Estos se denominan “diamagnéticos” y son los siguientes: cobre, plata, oro, mercurio, plomo, bronce, silicio, zinc, azufre, cloro y agua.


Característica de los electroimanes


Los electroimanes en su mayoría se componen de un núcleo metálico compuesto por una aleación de acero al silicio. Alrededor de ese núcleo se enrolla un alambre de cobre desnudo (protegido por una capa de barniz aislante) formando una bobina. La función del núcleo metálico es reforzar la intensidad del campo magnético que crea la bobina cuando ésta se encuentra energizada, o sea, conectada a una fuente de fuerza electromotriz (F.E.M.). De esa forma el núcleo de hierro se convierte en un electroimán.

El campo electromagnético que acompaña al núcleo metálico del electroimán provocará la aparición de un polo magnético diferente en cada uno de sus extremos: uno norte “N” y otro sur “S”, por lo que se comportará de la misma forma que lo hace un imán permanente.

Pequeño electroimán compuesto por un núcleo metálico rodeado por una bobina de muchas espiras o vueltas de alambre de cobre barnizado de muy poco grosor. El barniz protector que reviste el alambre evita que las espiras se pongan en contacto directo unas con las otras,  quedando así protegidas de la formación de cortos circuitos que puedan llegar a quemar la bobina o dejarla inutilizada.



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  Última actualización: septiembre de 2015