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Motor eléctrico a colector

Contenido del artículo
Descripción
Conexiones de los motores a colector
Motores serie
Motores shunt

Los motores de corriente eléctrica a colector encuentran aplicación en muchos campos debido a varias razones
  1. Pueden entregar alta potencia con dimensiones y peso reducidos.
  2. Pueden soportar considerables sobrecargas temporales sin detenerse completamente.

  3. Se adaptan a las sobrecargas disminuyendo la velocidad de rotación, sin excesivo consumo eléctrico.
  4. Producen un elevado torque de funcionamiento.

Por estas aptitudes son muy utilizados  en herramientas manuales motorizadas, tales como taladradoras, sierras manuales, aspiradoras portátiles etc.. así como en los motores de arranque de los automóviles.

Descripción

Como se muestra en el esquema de la figura que sigue, el motor a colector cuenta con un  rotor bobinado con un conductor, colocado entre los polos de un imán. En el eje de rotación del rotor se han montado dos láminas conductoras aisladas una de la otra (delgas) que forman el conmutador o colector, a donde están conectados los extremos de la bobina. Sobre este colector, hay dos contactos deslizantes (escobillas) que comunican la electricidad a los extremos de la bobina del rotor y que a la vez son los cables de entrada al motor.

Motor eléctrico a colector
Esquema de un motor a colector elemental
 
Cuando se alimentan con electricidad los cables de entrada, las bobinas del rotor forman un campo magnético con la polaridad que se indica. Por tal motivo y debido a la atracción de los polos contrarios nuestro rotor gira para colocar los polos contrarios de frente.

Un instante antes de la colocación frente a frente de los polos contrarios, las escobillas dejan de hacer contacto eléctrico con el colector y el campo magnético del rotor desaparece, no obstante, la inercia del rotor hace que se sobrepase la posición de polos enfrentados y de nuevo se establece el contacto escobilla-colector , pero en este caso con la polaridad intercambiada (razón por lo también se le llama permutador).

Esta polaridad intercambiada hace que se formen polos iguales colocados muy cerca, la repulsión de ellos hace que se prosiga el movimiento en la dirección iniciada. Este ciclo de atracciones-repulsiones se produce infinitamente y el aparato gira de manera permanente mientras tenga conecta la electricidad, de tal forma que hemos logrado una máquina que gira cuando se alimenta con corriente eléctrica continua, un motor.

Una vista mas terminada del motor de corriente continua es la que sigue. Podrá apreciarse claramente las partes que lo constituyen

Motor elemental mas terminado
Vista de un motor elemental más terminado

La utilización de imanes permanentes está limitada a motores de pequeña potencia y al uso de corriente directa. Para los motores de mayor potencia y con corriente alterna o directa se usan  bobinas  arrolladas en el estator para formar potentes electroimanes capaces de producir motores de gran capacidad. en estos motores puede usarse corriente alterna debido a que el cambio de polaridad en este tipo de corriente se produce al mismo tiempo tanto en  las bobinas de rotor como en las de el  estator, por lo que el principio de trabajo descrito  se mantiene inalterado.

Hay factores de diseño que diferencian un tanto a los motores a colector para ambos tipos de corrientes, pero se salen del propósito de esta página, no obstante en la práctica hay motores a colector que pueden trabajar con ambas. No debe ponerse a trabajar indistintamente cualquier motor a menos que se especifique que es apto para ello en sus características técnicas.

Debe decirse aquí que en la práctica, lo mas común es encontrar que los colectores de los motores tienen múltiples delgas (rotor de múltiples bobinas) y en muchos casos mas de dos escobillas, así como varios pares de polos en el estator.

Conexiones de los motores a colector


Los motores a colector pueden conectarse internamente de dos formas:
  1. Conexión de excitación serie.
  2. Conexión de excitación paralela o shunt.

Motores serie

En estos motores la bobina del rotor y la del estator se conectan en serie, es decir una a continuación de la otra en el circuito eléctrico. Estos motores tienen la característica de que se adaptan a la carga disminuyendo la velocidad de rotación sin aumentar apreciablemente el consumo de electricidad, lo que los hace idóneos para trabajos donde la sobrecarga sea frecuente  y el cambio en la velocidad de rotación no sea un gran inconveniente. Ejemplo: taladradoras de mano.

Como los motores serie aumentan la velocidad con la disminución de la carga, nunca deben utilizarse en vacío, o en aparatos donde se pueda perder la carga por avería de la transmisión como con las correas, porque pueden llagar a velocidades muy altas, peligrosas para la integridad del motor.

Motores shunt

En este caso las bobinas del rotor y del estator están conectadas en paralelo, es decir sus extremos van a los cables de alimentación. Estos motores se adaptan a la carga aumentando su fuerza de torque a expensas de consumir mas potencia eléctrica de la linea de alimentación, con poca disminución de la velocidad de rotación, lo que los hace idóneos para aplicaciones donde deba asumirse un cambio de carga momentáneo sin perder velocidad apreciablemente. Ejemplo:  Sierras de corte manual, motores de arranque de automóviles.

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