FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR ELÉCTRICO
Partes
de un motor eléctrico
Comencemos
mirando el diseño global de un motor eléctrico DC simple de 2 polos. Un motor
simple tiene 6 partes, tal como se muestra en el diagrama de la derecha:
Un
motor eléctrico está compuesto de imanes: un motor los usa para crear
movimiento. Si conoce un imán conoce acerca de la ley fundamental de todos los
imanes: Cargas opuestas se atraen e iguales se repelen. Así que si tiene dos
imanes con sus extremos como norte y sur, entonces el extremo norte se atraerá
con el sur. De otro lado, el extremo norte del imán repelerá el extremo norte
del otro (y similarmente el sur repelerá el sur). Dentro de un motor eléctrico
esas fuerzas atractoras y repulsoras crean movimiento rotacional.
En el
diagrama se puede observar 2 imanes en el motor: la armadura (o rotor) es un
electroimán, mientras el imán de campo es un imán permanente (el imán de
campo puede ser un electroimán también, pero en los motores más pequeños no
ahorra energía).
Imanes
y Motores
Para entender cómo funciona un motor eléctrico, la clave es entender cómo
funciona un imán. Usted puede aprender más acerca de los imanes leyendo
Cómo
Funcionan un Imán: Un imán es la base de un motor eléctrico. Puede
entender cómo funciona un motor si se imagina el siguiente escenario. Digamos
que usted creó un imán simple envolviendo 100 veces alambre alrededor de un
tornillo y conectándolo a una batería. En tornillo se convertirá en un imán
y tendrá un polo norte y sur mientras la batería esté conectada. Ahora
digamos que usted toma el tornillo imán, coloca un eje en la mitad, y lo
suspende en la mitad de la herradura del imán como se muestra en la figura
siguiente. Si usted fuera a atar una batería al imán de tal forma que el
extremo norte del tornillo que se muestra, la ley básica del magnetismo le dirá
que pasará: el polo norte del imán será repelido del extremo norte de la
herradura del imán y atraída al extremo sur de la herradura del imán. El
exremo sur del imán será repelido de forma similar. El tornillo se movería
una media vuelta y se colocaría en la posición mostrada.
Puede ver
que este movimiento de media-vuelta es simple y obvio porque naturalmente los
imanes se atraen y repelen uno al otro. La clave para un motor eléctrico es
entonces ir al paso uno así que, al momento en que ese movimiento de media
vuelta se complete, el campo del electroimán cambie. El cambio hace que el
electroimán haga otra media vuelta. Usted cambia el campo magnético
simplemente cambiando la dirección del flujo de electrones en el alambre (se
logra esto moviendo la batería). Si el campo del electroimán cambia justo en
el momento de cada media vuelta, el motor eléctrico girará libremente.
La
armadura toma el lugar del tornillo en un motor eléctrico. La armadura es un
electroimán que se hace enrollando alambre delgado alrededor de 2 o más polos
de un centro de metal. La armadura tiene un eje, y el conmutador está atado al
eje. En el diagrama de la izquierda puede ver tres diferentes vistas de la misma
armadura: frente, lado y extremo. En la vista de extremo el enrollado de alambre
es eliminada para hacer el conmutador más obvio. Puede ver que el conmutador es
un simple par de platos atados al eje. Esos platos dan las dos conexiones para
el rollo del electroimán.
La
parte del "cambio del campo eléctrico" de un motor es complementada
por dos cosas: el conmutador y los cepillos. El diagrama de la derecha muestra cómo
el conmutador y los cepillos trabajan juntos para dejar que el actual flujo de
electrones vayan al electroimán, y también cambien la dirección de los
electrones que corren en ese momento. Los contactos del conmutador están atados
al eje del electroimán, así que cambian con el imán. Los cepillos son sólo
dos pedazos de metal elástico o carbón que hace contacto con el conmutador.
Juntando todo
Cuando se juntan todas esas partes, lo que se obtiene es un motor eléctrico
completo:
En esta
figura, el bobinado de la armadura no se ha tenido en cuenta así que es fácil
ver al conmutador en acción. De lo que hay que darse cuenta es que la armadura
pasa a travez de la posición horizontal, los polos del cambio del electroimán.
Debido al cambio, el polo norte del electroimán está siempre sobre el eje para
que pueda repeler el polo norte del imán del campo y atraer el imán del campo
del polo sur.
Si alguna
vez tiene la oportunidad de desmontar un pequeño motor eléctrico encontrará
que contiene las mismas partes descritas arriba: dos pequeños imanes
permanentes, un conmutador, dos cepillos y un electroimán hecho por un enrolle
de cable alrededor de metal. Casi siempre, el rotor tendrá tres polos en lugar
de dos tal como se muestra en este artículo. Hay dos buenas razones para que un
motor tenga tres polos:
Es posible
tener cualquier número de polos, dependiendo del tamaño del motor y la
aplicación específica en que se esté utilizando.
