F. Funcionamiento del Motor Eléctrico

El **rotor** recibe la corriente a través del contacto establecido entre las **escobillas** y el **conmutador**. Las escobillas permanecen fijas, mientras que el conmutador (colector de delgas) puede girar libremente entre ellas siguiendo el movimiento del rotor. La corriente llega al devanado del rotor a través del contacto entre las escobillas y el conmutador (colector de delgas).

Cuando la corriente pasa a lo largo del devanado del **estator**, se genera un **campo magnético** que interactúa con el rotor, de modo que este se moverá hasta que el polo norte de su devanado quede alineado con el polo sur del estator. Pero tan pronto como los polos del rotor quedan alineados con los polos del estator, se produce un cambio en el sentido de la corriente que pasa por el rotor.

Este cambio se debe a que el conmutador, al girar, modifica los contactos con las escobillas, invirtiendo la **polaridad** del devanado del rotor. Al invertirse la polaridad de los polos del devanado del rotor, estos resultan repelidos por los polos del estator fijo, ya que en esta nueva situación se enfrentan polos de igual signo, lo que obliga al rotor a seguir girando.

Nuevamente, cuando los polos del devanado del rotor están alineados con los polos opuestos del estator fijo, el contacto entre las escobillas y el conmutador modifica el sentido de la corriente, forzando al rotor a seguir girando.

G. Principio de Reversibilidad en Máquinas Eléctricas

Las máquinas eléctricas rotativas son **reversibles**, lo que significa que pueden transformar la energía en ambos sentidos: si producen **energía eléctrica** a partir de **energía mecánica** (por ejemplo, al girar un eje), funcionan como **generadores**; y si absorben **energía eléctrica** para producir **energía mecánica** (movimiento en el eje), funcionan como **receptores** o **motores**.

Un generador de corriente continua se denomina **dinamo**, y un receptor rotativo se denomina **motor**.

Para invertir el sentido de giro de los motores, es necesario invertir el sentido de la corriente en el **inducido** (rotor) o en el **inductor** (estator), pero no en ambos. Si se invierte la corriente en ambos, el sentido de giro no cambia.

En una **dinamo**, la escobilla o borne positivo corresponde a la salida de la corriente del inducido, mientras que en un **motor** es por donde entra la corriente.

H. Característica Par-Velocidad de un Motor

La **característica par-velocidad** (o **característica de carga**) de un motor en marcha define la relación entre su **velocidad** (n) y su **par motor** (M, también conocido como momento de fuerzas). Se representa gráficamente con el par motor (M) en el eje de ordenadas y la velocidad (n) en el eje de abscisas.

La curva resultante se conoce como **característica nominal**. En una gráfica típica, se pueden representar las curvas características de diferentes motores. Es importante recordar que el **par motor** o **momento de las fuerzas** es la fuerza que interviene en el giro, multiplicada por la distancia desde el eje hasta el punto de aplicación de la fuerza.

Tipos de Par en el Funcionamiento del Motor Eléctrico

Par Interno (Mi)

El **par interno (Mi)** es el par desarrollado por el motor. Se debe a las **fuerzas magnéticas** inducidas sobre los conductores del rotor, que hacen girar la máquina. Cada una de estas fuerzas genera un momento correspondiente, y dado que todas actúan en el mismo sentido, el momento de rotación total de la máquina es la suma de todos esos momentos elementales.

Par Resistente (Mr)

El **par resistente (Mr)** es la fuerza que se opone al movimiento del motor, es decir, las fuerzas de oposición al arrastre de la carga.

Fases del Funcionamiento de un Motor con Carga

  • 1. Arranque o Puesta en Marcha

    Es el momento de la conexión del motor a la red eléctrica. Para que el motor pueda arrancar, el **par interno de arranque (Mi_arranque)** desarrollado por el motor debe ser mayor que el **par resistente de arranque (Mr_arranque)** que se opone al movimiento (incluyendo rozamientos). De no ser así, el motor no se pondría en marcha.

  • 2. Aceleración

    Es el período que sigue a la puesta en marcha. Durante este tiempo, la **velocidad** del motor aumenta. El motor debe ser capaz de superar el **par resistente** y seguir desarrollando un **par interno** que permita la aceleración.

  • 3. Marcha de Régimen o Régimen Nominal

    Esta fase se alcanza cuando la **velocidad** bajo la carga nominal es **constante**. En estas condiciones, el **par interno (Mi)** desarrollado por el motor es igual y de signo contrario al **par resistente (Mr)** de la carga. El motor se encuentra en un **punto de equilibrio (P)**.

    Definimos el **valor nominal** como el valor en el que la máquina opera normalmente. En este momento, el motor funciona a velocidad constante.

    En una gráfica típica, se observa cómo en el instante inicial (velocidad n=0), el **par interno de arranque** es muy superior al **par resistente de arranque**. Esto provoca que la velocidad del motor aumente. A medida que la velocidad aumenta, el **par resistente** puede variar (a menudo disminuyendo o aumentando según el tipo de carga), mientras que el **par interno** también varía. En el momento en que ambos pares se igualan (punto P), se alcanza una situación estable en la que se establece el **régimen nominal** y la velocidad se mantiene constante.