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diciembre 12, 2015

Motores Eléctricos de Corriente Continua (CC)

Motor Eléctrico CC.
El motor de corriente continua (cc) a escobillas, es el motor eléctrico más antiguo que se conoce. Su uso se remonta a la época de Tomas Alva Edison y su intento de electrificar a la ciudad de New York como demostración a principio de siglo.

En realidad, el motor eléctrico fue descubierto por casualidad. Su creador estaba trabajando con un generador de electricidad (una dinamo) cuando por error conecto sobre ella un par de cables con tensión continua.

Imaginen su sorpresa cuando el rotor comenzó a girar y a producir trabajo mecánico. Por suerte un ingeniero estaba presenciando el proceso, e inmediatamente realizo un informe, que posteriormente se transformó, en un pedido de patente por un motor eléctrico de cc.

En la actualidad el motor de escobillas utilizado, es un símil reproducido de aquel motor original; pero su construcción no vario absolutamente en nada, simplemente cambiaron los materiales (sobre todo los aislantes que actualmente son de plástico y en aquella época eran de bakelita y cartón) pero el bobinado sigue siendo de cobre y el núcleo sigue siendo de hierro laminado.

Otro cambio mayor fue la carcasa, que en aquel entonces era de hierro fundido y, en el momento actual, los motores de tamaño reducido tienen una cubierta de hierro estampado. Probablemente el material y las formas de los carbones y su montaje elástico es muy diferente, sobre todo por razones de tamaño. Los motores grandes usan  motores de compresión y carbones cilíndricos y las pequeñas láminas elásticas y carbones con formas de cubo.
En cuanto a los problemas que presentan los motores de escobillas, son muy pocos debido a su construcción tan sencilla y efectiva.

Componentes de un motor eléctrico de corriente continua (cc) a escobillas. 

Construcción del motor
Un motor está compuesto por 2 tipos de imanes, uno de tipo permanente y otro transitorio. Sabemos que todos los imanes tienen un polo norte y un polo sur y si conocemos un imán conocemos acerca de la ley fundamental que los rige: "Polos distintos se atraen y polos  iguales se repelen". O sea si tenemos 2 imanes y llamamos a uno de sus “extremos” polos norte y al otro sur, el norte atraerá al sur y si enfrentamos norte con norte o sur con sur los imanes se repelerán.
Este es el principio básico de funcionamiento de un motor eléctrico y dentro del mismo esas fuerzas de atracción y repulsión son utilizadas para generar un movimiento rotacional.  Es sabido también que al circular corriente eléctrica por una espira se produce entorno a ella un campo magnético que es perpendicular a la espira y los polos de dicho campo magnético pueden ser invertidos si se invierte el sentido de circulación de la corriente en el conductor. Este fenómeno es utilizado para generan campos magnéticos transitorios, a los que se denomina habitualmente electroimán, ya que solo tiene propiedades magnéticas si una corriente circula por el conductor que lo constituye (Fig 1).
Estos electroimanes están constituidos por muchas espiras “bobina” y se puede incrementar significativamente el campo magnético generado si se utiliza un trozo de hierro como núcleo de la bobina.



Haz clic en el enlace para visualizar la siguiente guía: Guía para construir un motor de corriente continua simple 

Aspectos importantes a resaltar 
  1. Cuando por una espira circula una corriente eléctrica y ella está en un campo magnético, se genera una cupla (es decir, dos fuerzas que actúan simultáneamente sobre un cuerpo rígido de manera paralela, en sentido opuesto y de igual magnitud).  
  2. Si por un cable pasa una corriente y el mismo está en un campo magnético aparece una fuerza que cumple con la regla de la mano derecha. 
  3. En el motor los elementos necesarios son: Campo magnético externo (imán) y corriente por la espira. Observar que si cualquiera falta, el motor no funciona.

Reparaciones en un motor de C.C a escobillas 
Evidentemente el sector que más posibilidades de fallar tiene, es el sector de las delgas, porque en cada rotación se produce una pequeña chispa y las chispas son pequeños trozos de cobre incandescentes. Con el tiempo las delgas se vuelven abrasivas y el carbón se deposita entre delga y delga, produciendo cortocircuitos. 
Si el motor causa una falla inmediata, el usuario detiene el funcionamiento del equipo, y con una simple limpieza con alcohol isopropilico, alcanza para restituir el buen funcionamiento. Ese procedimiento de mantenimiento en la jerga, se denomina disfrazar al motor de buzo.

El problema es cuando el equipo sigue funcionando en malas condiciones con congelamiento y pixeleo.  En este caso, las delgas quedan picadas y deben ser rectificadas. Para rectificar una delga, basta con usar un papel de lija muy fino y una agujereadora eléctrica. Desarme la tapa posterior del motor en donde están montados los terminales de conexión. Estos motores siempre poseen algún agujero o ranura que permite separar levemente los carbones, para poder sacar libremente la tapa del motor. Luego, encinte el eje del motor con una cinta de papel o de plástico y colóquelo en el mandril de la agujereadora como si fuera una mecha. Apriete suavemente con la llave de mandril. Monte la agujereadora en una morsa. Tome el papel de lija más fina que consiga y corte una tira del mismo ancho que la delga y todo el largo del papel de lija. Encienda la máquina y trábela a máxima velocidad. Tome la tira del papel de lija y apóyela sobre las delgas. El procedimiento debe continuar hasta que las delgas están perfectamente pulidas y sin puntos de chispas. Posteriormente, se debe proceder a armar el motor separando las delgas desde las ranuras realizadas con ese propósito, antes de montar la tapa del motor.

Fuentes:
Construcción de un motor eléctrico- Motor eléctrico simple - E. Bellini - 2003.
Reparación de motores de CC por Alberto Horacio Ricerno - Revista Saber Electrónica. N# de colección 214 - Junio 2008.
Física mecánica conceptos básicos y problemas. - Enlace: https://goo.gl/S3oTqb

Anexo:

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