El motor de corriente continua es de vital importancia para la industria hoy en día y es igualmente importante para los ingenieros que investiguen el principio de funcionamiento del motor de corriente continua en los detalles que hemos discutido en este artículo. Para entender la principio de funcionamiento del motor de corriente continua tenemos que mirar primero en su característica de construcción de un solo bucle.
El muy básico la construcción de un motor de corriente continua contiene una armadura portadora de corriente, conectada al extremo de suministro a través de segmentos de conmutador y cepillos. La armadura se coloca entre el polo norte y el polo sur de un electroimán permanente, como se muestra en el diagrama anterior.
Tan pronto como suministramos corriente directa en la armadura, una fuerza mecánica actúa sobre ella debido al efecto electromagnético del imán sobre los conductores de la armadura. Ahora para entrar en los detalles de la principio de funcionamiento del motor de corriente continua es importante que tengamos una clara comprensión de La regla de la izquierda flamenca para determinar la dirección de la fuerza que actúa en los conductores de la armadura del motor de corriente continua.
Si se coloca un conductor conductor de corriente en un campo magnético perpendicularmente, entonces el conductor experimenta una fuerza en la dirección mutuamente perpendicular tanto a la dirección del campo como a la conductor conductor de corriente. La Regla de la Izquierda Flamenca puede determinar la dirección de rotación del motor. Esta regla dice que si extendemos el índice, el dedo medio y el pulgar de nuestra mano izquierda perpendicularmente a cada uno es de tal manera que el dedo medio está en la dirección de la corriente en el conductor, y el índice está a lo largo de la dirección del campo magnético, es decir, de norte a polo sur, entonces el pulgar indica la dirección de la fuerza mecánica creada.
Para entender claramente el principio del motor de corriente continua tenemos que determinar la magnitud de la fuerza, considerando el siguiente diagrama.
Sabemos que cuando una carga infinitamente pequeña dq se hace fluir a una velocidad v bajo la influencia de un campo eléctrico E, y un campo magnético B, entonces la fuerza de Lorentz dF experimentada por la carga es dada por:-
Para el funcionamiento del motor de corriente continuaconsiderando E = 0.
es decir, es el producto cruzado de dq v y campo magnético B.
Donde, dL es la longitud del conductor que lleva la carga q.
Desde el 1st podemos ver que la construcción de un motor de corriente continua es tal que la dirección de la corriente a través del conductor de la armadura en todo caso es perpendicular al campo. Por lo tanto, la fuerza actúa en el conductor del inducido en la dirección perpendicular al campo uniforme, y la corriente es constante.
Así que si tomamos el actual en el lado izquierdo del conductor de la armadura para ser yo, y la corriente en el lado derecho del conductor de la armadura para ser -I, porque están fluyendo en la dirección opuesta entre sí.
Luego la fuerza en el conductor de la armadura del lado izquierdo,
Del mismo modo, la fuerza en el conductor del lado derecho,
Por lo tanto, podemos ver que en esa posición la fuerza en ambos lados es igual en magnitud pero opuesta en dirección. Dado que los dos conductores están separados por una cierta distancia w = ancho de giro del inducido, las dos fuerzas opuestas producen una fuerza de rotación o un par que resulta en la rotación del conductor del inducido.
Ahora vamos a examinar la expresión de la torsión cuando el giro de la armadura crea un ángulo de (alfa) con su posición inicial.
El par producido viene dado por,
Aquí (alfa) es el ángulo entre el plano del giro de la armadura y el plano de referencia o la posición inicial de la armadura que está aquí a lo largo de la dirección de campo magnético.
La presencia del término cos en la ecuación del par significa muy bien que, a diferencia de la fuerza, el par en todas las posiciones no es el mismo. De hecho, varía con la variación del ángulo (alfa). Para explicar la variación del par y el principio de la rotación del motor hagamos un análisis por pasos.
Paso 1:
Inicialmente considerando que la armadura está en su punto de partida o posición de referencia donde el ángulo = 0.
Ya que, = 0, el término cos = 1, o el valor máximo, por lo tanto el par en esta posición es máximo dado por = BILw. Este alto par de arranque ayuda a superar la inercia inicial del resto de la armadura y la pone en rotación.
Paso 2:
Una vez que el armazón se pone en movimiento, el ángulo entre la posición real del armazón y su posición de referencia inicial sigue aumentando en la trayectoria de su rotación hasta que se convierte en 90o desde su posición inicial. En consecuencia, el término cos disminuye y también el valor del par.
El par en este caso viene dado por = BILwcos que es menor que BIL w cuando es mayor que 0o.
Paso 3:
En la trayectoria de la rotación de la armadura se alcanza un punto en el que la posición real del rotor es exactamente perpendicular a su posición inicial, es decir = 90oy como resultado el término cos = 0.
El par que actúa sobre el conductor en esta posición viene dado por,
es decir, prácticamente ningún par de rotación actúa sobre la armadura en este caso. Pero aún así la armadura no se detiene, esto se debe al hecho de que el funcionamiento del motor de corriente continua ha sido diseñado de tal manera que la inercia del movimiento en este punto es suficiente para superar este punto de par nulo. Una vez que el rotor cruza esta posición, el ángulo entre la posición real de la armadura y el plano inicial vuelve a disminuir y el par comienza a actuar de nuevo sobre él.
