En un motor de CD, una armadura rota dentro de un campo magnético, el principio básico de funcionamiento de un motor de CD está basado en el hecho de que siempre que un conductor que lleva corriente se coloca dentro de un campo magnético, el conductor experimentara una fuerza mecánica.

Todos los tipos de motores de DC trabajan solo con este principio, por lo tanto, para la construcción de un motor de CD es esencial establecer un campo magnético, el cual es establecido por un magneto, el cual puede ser electromagnético o permanente, cuando se una un imán permanente para crear el campo magnético de este, el motor será referido como motor DC de imán permanente, o por sus siglas en inglés, “PMDC motor”.

Descripción física y partes de un motor PMDC

Así como su nombre lo indica, el campo magnético de este tipo de motor es generado por imanes permanentes. Un PMDC consiste principalmente de 2 partes, un estator y una armadura (figura 1).

Figura 1.- Partes de un motor PMDC.

Estator: es un cilindro de acero, con los imanes montados en la parte interior, Los imanes permanentes están montados de tal manera que el polo N y polo S de cada imán se enfrentan alternadamente hacia la armadura como se muestra en la figura 2.

Figura 2.- Estator de un motor PMDC

Además de contar con el imán en su parte interna, el estator cilíndrico de acero también sirve como vía de retorno de baja reluctancia para el flujo magnético. Aunque la bobina de campo no se requiere en este tipo de motores, a veces se utilizan junto con el imán permanente. Esto es porque si los imanes permanentes pierden su fuerza,

estas fuerzas magnéticas perdidas pueden ser compensadas por el campo de excitación a través de estas bobinas de campo. Generalmente se usan materiales magnéticos hechos de tierras raras para la construcción de estos imanes.

El rotor: El rotor del motor PMDC es similar a los demás motores de corriente continua, se compone de núcleo, devanados y el conmutador. El núcleo de la armadura esta echo de láminas de acero al silicio cubiertas con barniz aislante, esta particular construcción del rotor reduce la perdida por corrientes parasitas en el rotor. Las ranuras del núcleo permiten el alojamiento de los conductores de cobre, los cuales dan lugar al devanado de inducido. Las terminales de estos devanados son conectadas al conmutador, el cual hace contacto con las escobillas, usualmente son de carbón o grafito, y permiten la conmutación del campo magnético de los inducidos.

Principio de funcionamiento de un motor PMDC

Como fue mencionado anteriormente, el principio de trabajo de un motor PMDC es similar en funcionamiento al de un motor DC, el cual dice que cuando un conductor con carga es introducido en un campo magnético, una fuerza mecánica será experimentada por el conductor, dicha fuerza será en el sentido que lo indique la regla de la mano izquierda o ley de Fleming.

En un motor PMDC, el rotor se encuentra dentro de un campo magnético permanente, y el rotor gira en el sentido de la fuerza generada, cada conductor experimenta una fuerza tal que:

F=Bx I x L

Donde:

F= fuerza percibida por el conductor

B=fuerza del campo magnético (Teslas)

I= corriente que circula por el conductor (Amperes)

L= longitud del conductor (Metros)

Cada conductor de la armadura experimenta una fuerza, y el conjunto de esas fuerzas produce un torque, el cual tiende a rotar la armadura.

Mantenimiento de un motor PMDC

Control de velocidad de un motor PMDC

Dado que el flujo se mantiene constante, la velocidad de un motor PMDC no puede ser controlada mediante el uso de Método de control de flujo. Así que estos motores se utilizan donde se requiere control de velocidad sólo por debajo de la velocidad base.

El control de velocidad se realiza básicamente mediante el control del voltaje aplicado en la armadura, los dispositivos de retroalimentación toman el valor de la velocidad resultante a un voltaje dado y lo envían a un dispositivo de control que varía su voltaje de salida dependiendo del valor recibido y el valor deseado. Algunas técnicas de retroalimentación incluyen a tacómetros, encoders ópticos y sensores de efecto hall.

En la práctica, el voltaje aplicado a los motores PMDC no es una señal puramente DC, dado que varía dependiendo de la fuente que lo produzca. El factor de forma, que se refiere a la relación entre el valor eficaz y el valor medio, indica que tan próximo el voltaje de control está cercano a una señal puramente DC, el cual mientras más lejano este de 1 es más lejano de una señal puramente DC, en la figura 3 se muestran algunos valores típicos del valor de forma para algunas fuentes de voltaje DC.

Figura 3.- factor de forma para fuentes comunes de DC

La mayoría de los fabricantes sugieren que el factor de forma para el control de motores PMDC no rebase 1.4 para una operación continua, ya que rebasando ese valor pueden producirse daños en las escobillas y sobrecalentamiento interno.