MOTORES DE

CORRIENTE
DIRECTA
Mantenimiento Industrial
Sistemas Electromecánicos II
Función de un motor DC

• Un motor DC es un dispositivo que

convierte la energía eléctrica en energía
mecánica rotacional, utilizando el
principio de inducción magnética y lo
que conocemos como la ley de Lorentz.
 Partes de un motor CD

• Campanas o tapas trasera y delantera:

Cubren la parte trasera y delantera del
motor y dan soporte a los rodamientos
que permiten el correcto giro de los ejes
del motor.
 Partes de un motor CD

• Rodamientos: están localizados al final

de los ejes, dan soporte a los mismos y
ayudan a disminuir la fricción
 Partes de un motor CD

• Carcasa o armazón: se encuentra entre

las dos tapas , y contiene todos los
componentes del motor. El estator esta
generalmente unido al armazón.
 Partes de un motor CD
• Bobinas de campo: las bobinas de campo
de un motor CD son bobinas que se
encuentran estacionarias, o sea que no se
mueven, normalmente se llama a estas
bobinas estator.
Dependiendo del tipo de motor de
corriente directa, estas bobinas están
conectadas en serie , en paralelo o de
ambas formas con respecto al bobinado de
armadura o rotor.
Estas bobinas crean el campo magnético
alrededor del rotor, el cual causa el
movimiento del rotor una vez que se hace
circular una corriente por los bobinados del
mismo.
 Partes de un motor CD

• Interpolos: Son bobinas auxliares que están

localizadas entre los bobinados de campo.
Estos tienen menos vueltas que las bobinas
de campo y están conectadas en serie con los
bobinados del rotor.
Su propósito principal es ayudar a reducir el
chisporroteo de las escobillas y el conmutador,
incrementando la vida útil de las escobillas.
 Partes de un motor CD
• Armadura: La armadura o rotor esta unido al
eje, y consiste en un núcleo de metal con varias
bobinas de alambre.
• Los alambres de cada bobinado estas
presionados dentro de las ranuras del núcleo
laminado.
• Cuando se aplica una corriente a la armadura, a
través del conmutador, el campo magnético
creado en los bobinados de la armadura,
interactúan con el campo magnético del
estator, produciendo la rotación de la
armadura.
Partes de un motor CD
• Armadura: Cuando se hace circular una
corriente en la armadura o rotor, los
bobinados de la armadura generan un
campo que interactúa con el campo
magnético generado por el estator,
induciendo un torque en el bobinado de
la armadura. Este este torque es el que
ocasiona el movimiento rotativo de la
armadura
Partes de un motor CD

• Armadura:
Si el rotor solo tuviera una bobina como la
de la imagen dada entonces el
movimiento del rotor sería irregular, ya
que la fuerza cuando la bobina esta en
posición totalmente paralela a las líneas
de campo es máxima, pero va
disminuyendo a medida que la bobina
esta perpendicular al campo.
Partes de un motor CD

• Armadura:
Es por esta razón que el inducido o rotor
posee varias bobinas, para que en el
momento que la fuerza que experimenta
una bobina es casi cero, la fuerza en la
otra bobina es máxima. Entre más
bobinas tenga el rotor, mas estable es el
torque de salida del motor.
Partes de un motor CD
• Colector de delgas:
El colector de delgas o también llamado
conmutador, posee varios segmentos de
cobre llamadas delgas, las cuales están
aisladas unas de otras mediante un
aislante que por lo general es mica.
El conmutador suple corriente a las
bobinas de la armadura, invirtiendo el
flujo de la corriente para que tenga la
misma dirección y permita a la armadura
seguir girando.
Partes de un motor CD
• Escobillas:
las escobillas se posan sobre el colector,
haciendo contacto con las delgas del
mismo y proporcionando una conexión
eléctrica entre el colector y la carga.
Las escobillas usualmente están fijas en la
carcasa del motor.
Los resortes de tensión, mantienen las
escobillas in contacto con el conmutador.
Las escobillas generalmente son
denominados carbones, y se desgastan
con el tiempo, por lo que necesitan de
recambio.
Como funciona un motor CD
• La rotación de un motor eléctrico es
provocada por la interacción de dos
campos magnéticos diferentes. Para
entender como es que se da esto vamos
a ver de forma simplificada la operación
de un motor CD.
• En la imagen se muestra un motor de
corriente directa básico, en este caso la
armadura esta hecha de solo una espira
de alambre. La corriente es suministrada
a esta espira mediante una fuente de
corriente directa a través de las
escobillas y el conmutador.
 Como funciona un motor CD
• La corriente que fluye a través de esta
espira, crea un campo magnético alrededor
de la espira. El cual interactúa con el campo
magnético del estator intentando alinear
los dos campos, cuando los campos están
alineados, el conmutador cambia la
dirección de la corriente en la espira lo que
hace que cambie el campo generado por la
bobina y este intente alinearse de nuevo
con el campo del estator provocando de
esta manera que se complete el giro.
• El problema de una sola espira es que el
torque no es constante, ya que cuando la
espira esta totalmente vertical el torque es
cero y seguiría rotando solo por inercia
durante un intervalo muy corto de tiempo.
 Como funciona un motor CD
• Para mantener el torque constante, la
armadura es fabricada con varias
bobinas.
• La corriente fluye a cada bobina
mediante diferentes segmentos del
conmutador.
• Como el conmutador y la armadura
estan ambos unidos al eje del motor, la
rotación de la armadura hacen que el eje
y el conmutador giren al mismo tiempo.
Configuración de un motor CD
• Los motores de corriente directa están
clasificados de tres formas, según sea la
conexión de las masas polares.
• Los principales tipos son:
 Serie
 Paralelo o Shunt
 compuesto

• Cada configuración utiliza los mismos

componentes, la diferencia esta en la
manera en que están eléctricamente
conectadas las bobinas del estator y la
armadura. Cada configuración resulta en
diferenetes características de operación
del motor.
 Motor serie, ventajas y desventajas
• Un motor con configuración en serie, tiene
las bobinas de campo conectadas en serie
con las bobinas de armadura.
• Las bobinas de campo deben soportar la
corriente que pasa a través de la armadura
cuando el motor esta conectado en esta
configuración por lo que el bobinado de
campo posee un alambre más grueso y
menos vueltas.
• Su mayor ventaja es que produce un torque
muy alto en el arranque.
• El torque es la fuerza de rotación que tiene el
motor. Este torque alto le permite a este tipo
de maquinas alcanzar la velocidad nominal
con carga de forma rápida.
Motor serie, ventajas y desventajas
• Su mayor desventaja es que este tipo de
configuración resulta peligrosa. Ya que si
no se conecta una carga, este se
acelerará hasta que la velocidad es tan
alta que se destruye, esta condición se
conoce como desbocamiento del motor.
• El desbocamiento hace que partes del
motor salgan expulsadas causando
heridas o incluso muertes a personas
que se encuentren cerca. Por esta razón,
un motor de corriente directa siempre se
debe operar con una carga conectada a
el.
Aplicaciones del motor serie.

• Las tres aplicaciones más comunes de

un motor de corriente directa con esta
configuración son:
• Locomotoras
• Grúas
• Polipastos
En cada una de estas aplicaciones se
requiere un gran torque en el arranque, y
además de esto siempre arrancan con
carga.
 Como invertir el sentido de rotación del
motor.

• Se podría pensar que simplemente

cambiando la polaridad en la alimentación
de un motor CD, se puede cambiar el sentido
de rotación del mismo. Pero esto no es del
todo cierto.
• Existen dos métodos para lograr la inversión
del giro.
Como invertir el sentido de rotación del
motor.

• El primer método es invertir las

conexiones del bobinado de campo,
como se muestra en la figura.
Como invertir el sentido de rotación del
motor.

• El segundo método es invertir las

conexiones del bobinado de armadura,
como se muestra en la figura.
Como invertir el sentido de rotación del
motor.
• Solo uno de los dos métodos se puede
utilizar. Si se utilizan ambos métodos al
mismo tiempo, entonces no se invertirá
la dirección del giro.
• Efectivamente, esto mencionado
anteriormente ocurre cuando solo
invertimos los bornes de alimentación
de la fuente por lo que hacer esto no
funcionaría en un motor con conexión
serie.
Motor Shunt o paralelo

• Para conectar un motor CD en la configuración

Shunt, las bobinas de campo son conectadas en
paralelo con las bobinas de armadura. Como se
muestra en la figura.
• En esta configuración la corriente de la fuente se
divide entre la armadura y la bobina de campo. Y
como la bobina de armadura tiene mucha menos
resistencia que la de campo, entonces fluye más
corriente por la armadura que por la bobina de
campo.
• En esta configuración el bobinado de campo posee
mas vueltas y alambre más delgado.
Motor Shunt o paralelo

• La configuración shunt se puede

alimentar la bobina de campo con la
misma fuete que alimenta la armadura
como en la explicación pasada en cuyo
caso se llana motor shunt autoexitado, o
de forma separada como se muestra en
la figura, en cuyo caso se llama motor
shunt de excitación separada.
 Ventajas y deventaja del Motor Shunt
autoexitado
• Un motor CD shunt es usado cuando se desea tener una velocidad constante
sin importar la carga. Un buen ejemplo de esto es un elevador, donde se quiere
que la velocidad permanezca igual aunque el peso sobre el mismo sea variable.
• La primer ventaja de esta configuración es que provee una excelente
regulación de velocidad, y la mantiene constante aunque la carga sea variable.
• Además con esta configuración el motor no se desboca cuando el motor esta
sin carga.
• Una desventaja del motor con la configuración shunt, es que no provee un
torque alto en el arranque como si lo hace un motor con la configuración serie.
Ventajas y deventaja del Motor Shunt de
exitación separada
• Una de las mayores ventajas de este tipo de configuración, es que el motor
puede ser operado por encima de la velocidad indicada en su placa, usando
una fuente variable para el campo. Lo cual no se puede hecer en un motor
shunt autoexitado, ya que para la armadura existe un limite llamado limite de
conmutación en el que ya no es posible aumentar la velocidad ya que por mas
que se incremente la corriente en la armadura , la velocidad no aumentará.
• En el caso de el motor shunt con excitación separada, si el campo se hace mas
pequeño (lo cual se logra disminuyendo la corriente), el motor girará mas
rápido, aunque esto disminuye el torque producido por el motor lo cual
dependiendo de la aplicación no es muy deseado.
• Su desventaja es que se requieren dos fuentes de poder.
 Aplicaciones del motor shunt autoexitado.

• Los motores shunt se usan

regularmente en aplicaciones donde no
se requiere un alto torque de arranque y
en las que se desea un control constante
o ajustable de la velocidad.
• Dos aplicaciones comunes son los
elevadores y las bombas centrifugas.
 Aplicaciones del motor shunt de exitación
separada.

• Dos aplicaciones de un motor shunt de

excitación separada, donde es necesario
tener una velocidad ajustable son:
• Maquinaria para trabajos en madera.
• Prensas de impresoras
Como invertir el sentido de rotación del
motor shunt.
• Para invertir la dirección del giro en un motor shunt se
utilizan los mismos métodos utilizados en un motor
serie, los cuales son:
• Invertir las conexiones de la bobina de campo.
• Invertir las conexiones de la armadura.
• De igual forma si lo único que hacemos es invertir los
bornes de la fuente de alimentación, la dirección de giro
no cambiara ya que estaríamos invirtiendo tanto el
bobinado de campo como el de armadura.
• La única forma de invertir la velocidad en un motor shunt
cambiando la polaridad de la fuente, es que este sea de
excitación separada, ya que si cambiamos la conexión de
los bornes de solo una de las fuentes, solo se invierte el de
uno de los dos campos.
Motor compuesto

• U n motor de corriente directa está

conectado en la configuración
compuesta (normalmente llamada
compound) , si la bobina de campo es
conectada tanto de forma paralela
como serie con la armadura. Como se
muestra en la figura.
 Ventajas y desventajas de un Motor
compuesto
• La primer ventaja de un motor compuesto
es que su funcionamiento está en un
punto intermedio entre el motor serie y el
shunt, de esta forma podemos decir que
un motor compuesto provee un torque en
el arranque más alto que un motor shunt,
y provee un mejor control de velocidad
que un motor serie.
• Gracias a estas características esta
configuración es la más utilizada.
• Su desventaja esque no puede alcanzar el
alto torque producido por un motor serie,
ni el excelente control de un motor shunt.
 Configuración de conexión de un Motor
compuesto
• Un motor compuesto puede ser
conectado en dos configuraciones
diferentes, cada una de ellas tiene
diferentes características de operación.
• La primera configuración es la
acumulativa o aditiva, la cual se logra
conectando el bobinado de campo y el
de armadura con la misma polaridad.
Esto ayuda a incrementar el torque del
motor.
 Configuración de conexión de un Motor
compuesto
• Un motor compuesto puede ser
conectado en dos configuraciones
diferentes, cada una de ellas tiene
diferentes características de operación.
• La segunda configuración es la
configuración diferencial o sustractiva,
la cual se logra conectando el bobinado
de armadura de forma que su polaridad
sea opuesta a la del bobinado de campo.
Esta configuración provoca una
considerable perdida de torque, por lo
que tiene muy pocas aplicaciones , y es
evitada en la mayoría de los casos.
 Aplicaciones del motor compuesto.
• Existen muchas aplicaciones para los
motores compuestos, que se benefición
de un buen torque de arranque y de el
control de velocidad constante. Tres de
estas aplicaciones son:
• Punzonadoras
• Transportadoras
• Dobladoras
Como invertir el sentido de rotación del
motor compuesto.
• A diferencia de los motores serie y
shunt, en los motores compuestos solo
existe una forma de invertir el sentido
de giro. Y esta forma es invirtiendo las
conexiones de la armadura. Ya que si se
invierten las conexiones del bobinado de
campo lo que pasa es que se convierte
en un motor compuesto en la
configuración diferencial y no se invierte
el giro.