Motor de Corriente Continua: Funcionamiento y Tipos [Bien Explicado] 👌
Summary
TLDREn este video de 'Potencia', se explora el funcionamiento y los distintos tipos de motores de corriente continua (CC). Se ilustra cómo los motores eléctricos convierten energía eléctrica en energía cinética mediante la interacción de campos magnéticos. Se destacan motores de imanes permanentes y electroimanes, y se explica cómo se realizan cambios de polaridad para lograr movimiento continuo. Se clasifican los motores de CC según su excitación: en serie, con alto torque inicial pero sin estabilidad a alta velocidad; en paralelo, con buena regulación de velocidad y sin carga estable; y con excitación compuesta, que combina las mejores características de los anteriores. Se utiliza MATLAB Simulink para simular y comparar el rendimiento de estos motores, mostrando gráficas de velocidad y torque. El video invita a aprender más sobre la electricidad y la mecánica a través de cursos y tutoriales.
Takeaways
- 😀 Un motor eléctrico transforma energía eléctrica en energía cinética, es decir, en movimiento rotativo.
- 🔌 Los motores eléctricos se dividen en motores de corriente continua (CC), de corriente alterna (CA) y universales.
- 🌀 Los motores funcionan a través de la interacción de campos magnéticos, usando imanes permanentes o electroimanes.
- 🧲 Los motores de corriente continua con escobillas utilizan un electroimán como rotor, lo que permite cambiar su polaridad.
- 🔄 Los motores de imanes permanentes tienen un estator compuesto por imanes permanentes y no requieren cambio de polaridad.
- 🔗 Los motores de corriente continua se clasifican según su excitación: en serie, en paralelo o con excitación compuesta.
- 🚀 Los motores en serie tienen un alto torque de arranque pero su velocidad no es estable y pueden alcanzar velocidades peligrosas sin carga.
- 🔄 Los motores en paralelo ofrecen una buena regulación de velocidad y una velocidad sin carga estable, sin riesgo de embalaje.
- 💪 Los motores con excitación compuesta combinan características de los motores en serie y en paralelo, con torque de arranque elevado y buena regulación de velocidad.
- 🔌 Los motores con excitación independiente se alimentan al rotor y al estator de manera independiente.
- 🛠️ MATLAB Simulink es una herramienta de simulación que permite probar y comparar el funcionamiento de diferentes tipos de motores sin necesidad de tenerlos físicamente.
Q & A
¿Qué es un motor eléctrico y cuál es su función principal?
-Un motor eléctrico es una máquina que transforma la energía eléctrica en energía cinética, es decir, en energía de movimiento o rotación.
¿Cuáles son las dos divisiones principales de los motores eléctricos según el tipo de corriente que utilizan?
-Los motores eléctricos se dividen principalmente en motores de corriente continua (también conocidos como motores de corriente directa o DC) y motores de corriente alterna (AC).
¿Cómo funcionan los motores de corriente continua en términos de campos magnéticos?
-Los motores de corriente continua funcionan a través de la interacción de campos magnéticos. La polaridad de los electroimanes cambia para mantener el movimiento continuo del rotor.
¿Qué son los escobillas y qué función desempeñan en los motores de corriente continua?
-Las escobillas son dispositivos que cambian la polaridad de un electroimán en los motores de corriente continua, permitiendo que el rotor gire indefinidamente.
¿Qué se entiende por motores de imanes permanentes y cómo se diferencian de los motores con electroimanes?
-Los motores de imanes permanentes tienen imanes permanentes en el estator, que no cambian de polaridad, a diferencia de los motores con electroimanes, donde los electroimanes pueden cambiar de polaridad mediante el cambio de la corriente de alimentación.
¿Cómo se clasifican los motores de corriente continua según su excitación?
-Los motores de corriente continua se clasifican según su excitación en motores con excitación en serie, en paralelo o en derivación, y motores con excitación compuesta o independiente.
¿Cuál es la principal característica de los motores de corriente continua con excitación en serie?
-Los motores de corriente continua con excitación en serie tienen un alto torque de arranque y funcionan a bajas velocidades, pero su velocidad cae rápidamente conforme aumenta la velocidad.
¿Qué es MATLAB Simulink y cómo se utiliza en el contexto de este video?
-MATLAB Simulink es una herramienta de simulación que permite simular motores reales y observar sus características como el torque y la velocidad sin necesidad de tener el motor físico.
¿Qué problemas pueden surgir si un motor de corriente continua con excitación en serie opera sin carga?
-Si un motor de corriente continua con excitación en serie opera sin carga, puede sufrir de embalaje, alcanzando velocidades muy altas que pueden dañar o destruir el motor.
¿Cómo se compara el rendimiento de un motor de corriente continua con excitación en serie con uno con excitación en paralelo?
-Un motor con excitación en serie alcanza una velocidad más alta en poco tiempo pero con tendencia a aumentar, mientras que un motor con excitación en paralelo mantiene una velocidad constante y estable sin embalaje.
¿Qué ventajas ofrecen los motores de corriente continua con excitación compuesta o independiente?
-Los motores de corriente continua con excitación compuesta ofrecen un torque de arranque elevado, buena regulación de velocidad y una velocidad sin carga estable, mientras que los motores con excitación independiente se alimentan al rotor y al estator de manera independiente.
Outlines
🔌 Funcionamiento y tipos de motores de corriente continua
El primer párrafo explica el concepto básico de un motor eléctrico, que transforma energía eléctrica en energía cinética, es decir, movimiento rotativo. Seguidamente, se detalla que los motores eléctricos se dividen en corriente continua (DC), corriente alterna (AC) y universales. El foco del video es en los motores de corriente continua, que funcionan a través de la interacción de campos magnéticos. Se ilustra cómo los imanes permanentes y los electroimanes interactúan para mover un rotor. Se menciona el uso de escobillas para cambiar la polaridad del electroimán y se describen los motores de imanes permanentes, donde el estator está compuesto por imanes permanentes. También se tocan otros tipos de motores de corriente continua con electroimanes en el estator. Seguidamente, se clasifica a los motores de corriente continua según su excitación: en serie, donde el bobinado del extractor y el rotor están conectados en serie, resultando en un alto torque de arranque pero una caída rápida del torque con la velocidad, y sin una velocidad sin carga estable, lo que los hace propensos al embalaje. Se menciona el uso de MATLAB Simulink para simular motores, iniciando con la simulación de un motor de corriente continua con excitación en serie, observando el torque y la velocidad sin carga.
🔧 Simulación y características de motores de corriente continua
En el segundo párrafo, se continúa la simulación de motores de corriente continua con excitación en serie utilizando MATLAB Simulink. Se establece la conexión en serie del estator y el rotor, y se prueba el motor sin carga, observando cómo la velocidad aumenta rápidamente y el torque de arranque es alto pero disminuye con el tiempo. Se ilustra cómo los motores pequeños no suelen tener problemas de embalaje, pero en motores grandes, el riesgo es mayor. Se compara con motores de corriente continua con excitación en paralelo o derivación, que tienen un torque de arranque menor pero una buena regulación de velocidad y una velocidad sin carga estable. Se procede a conectar un motor en paralelo y se muestra que su velocidad no aumenta incontrolablemente como en el caso del motor en serie, sino que se mantiene en un límite superior. Se incluye una comparación gráfica de la velocidad y el torque entre los motores en serie y en derivación, resaltando la estabilidad del torque en el último.
🛠 Motores de excitación compuesta e independiente
El tercer párrafo concluye la explicación de los motores de corriente continua abordando los motores de excitación compuesta, que son comunes en la industria y combinan las mejores características de los motores en serie y en derivación: un alto torque de arranque, buena regulación de velocidad y una velocidad sin carga estable. Finalmente, se mencionan los motores con excitación independiente, donde el rotor y el estator son alimentados de manera independiente. El video termina con una promoción del curso 'La Biblia del Simulink' para aquellos interesados en aprender a usar esta herramienta y hacer proyectos similares, y se anima a los espectadores a seguir el canal para recibir más contenido educativo.
Mindmap
Keywords
💡Motor eléctrico
💡Corriente continua
💡Campos magnéticos
💡Rotor
💡Escobillas
💡Electroimán
💡Excitación en serie
💡Torque de arranque
💡Simulink
💡Conexiones en paralelo
Highlights
Un motor eléctrico transforma energía eléctrica en energía cinética o movimiento rotativo.
Los motores eléctricos se dividen en de corriente continua (CC), de corriente alterna (CA) y universales.
Funcionan a través de la interacción de campos magnéticos.
Los imanes permanentes no cambian de polaridad, a diferencia de los electroimanes.
Los motores de corriente continua con escobillas utilizan un electroimán como rotor.
Motores de imanes permanentes tienen un estator compuesto por imanes permanentes.
Los motores de corriente continua se clasifican según su excitación: en serie, en paralelo y compuesta.
El motor en serie tiene alto torque de arranque pero cae rápidamente con la velocidad.
Los motores en serie no pueden funcionar en vacío debido al riesgo de embalaje.
Se puede simular el funcionamiento de motores usando MATLAB Simulink.
El motor en serie alcanza velocidades muy altas en funcionamiento en vacío.
Los motores en paralelo tienen una buena regulación de velocidad y no sufren de embalaje.
La conexión en paralelo implica conectar positivo con positivo y negativo con negativo.
Los motores de excitación compuesta combinan características de los motores en serie y en paralelo.
Los motores con excitación independiente se alimentan al rotor y al estator de manera independiente.
La herramienta Simulink es útil para entender la electricidad y la mecánica.
El curso 'La Biblia del Simulink' enseña a usar esta herramienta desde principiante a experto.
Transcripts
hola qué tal máquinas esto es potencia
hp y el día de hoy les traigo un vídeo
acerca de los motores de corriente
continua veremos su principio de
funcionamiento y todos los tipos que
existen en el mercado pues bien
empecemos un motor eléctrico es una
máquina destinada a transformar la
energía eléctrica en energía cinética es
decir energía de movimiento rotación
según el tipo de corriente que usan los
motores eléctricos se dividen en motores
de corriente continua o también llamados
motores de corriente directa cde motores
de corriente alterna sea y motores
universales en el presente vídeo nos
enfocaremos en los motores de corriente
continua tanto éste como los otros tipos
de motores funcionan a través de la
interacción de campos magnéticos para
ilustrar esto miremos estos tres imanes
este en el cual sólo se ha ilustrado el
polo norte
el imán central y este otro en el cual
solo se ha ilustrado el polo sur
claramente por los diferentes se atraen
y polos iguales se repelen por lo tanto
el imán central girará en este sentido
una vez en esta posición
digamos que mediante un mecanismo que
mencionaremos más adelante hacemos un
cambio de polos
entonces el imán volverá a girar
una vez en esta posición volvemos a
hacer el cambio de polos de esta manera
podemos hacer que el imán central al
cual llamaremos rotor gire
indefinidamente para hacer el cambio de
polos en motores reales de ce se
utilizan escobillas las cuales cambian
la polaridad de un electroimán esto
indica que estos motores usan un
electroimán como rotor y no un imán
permanente ya que los imanes permanentes
como su nombre lo indica no cambian de
polaridad mientras que los electroimán
es si pueden cambiar de polaridad
mediante el cambio de la polaridad de la
corriente de alimentación este tipo de
motores de corriente continua que
acabamos de describir se denominan
motores de imanes permanentes ya que el
estator de este motor está compuesto por
imanes permanentes existen otros tipos
de motores de corriente continua en los
cuales el estator también son
electroimanes sin embargo el principio
de funcionamiento
el mismo ahora si tenemos dos
electroimán es en qué forma
alimentaremos estos electroimanes
primero alimentaremos el rotor y luego
el estator nos alimentaremos de manera
independiente o al mismo tiempo eso lo
veremos a continuación dentro de la
clasificación de los motores eléctricos
cde si quieres saber cómo funcionan los
electroimanes te dejo un enlace en la
esquina superior derecha o en la
descripción del vídeo podemos clasificar
los motores de corriente continua de
acuerdo a su excitación es decir en la
forma en que se conecta el estator con
el rotor tenemos el motor de corriente
continua con excitación en serie en el
que el bobinado del extractor y el rotor
se conectan uno después de otro es decir
en serie este tipo de motores tienen un
alto torque de arranque y a bajas
velocidades
sin embargo este cae rápidamente
conforme aumenta la velocidad estos
motores no tienen una velocidad sin
carga estable es decir no pueden
funcionar en vacío es decir sin carga
porque sufren de embala miento alcanzan
velocidades muy grandes que pueden
destruir el motor estos motores son
utilizados en montacargas por ejemplo
qué les parece si en este punto ponemos
a prueba estos motores en esta era
digital ya no necesitamos tener el motor
de manera física
para ello utilizaremos una herramienta
de simulación llamada matlab simulink
en ella podemos simular motores reales
empezaremos simulando el motor de
corriente continua con excitación en
serie lo probaremos sin carga es decir
en vacío y observaremos las gráficas del
torque y la velocidad
muy bien aquí tenemos el motor de
corriente continua tenemos la
representación del rotor y el estator
como vemos no están conectados así que
debemos realizar la conexión en serie
también tenemos que del rotor nosotros
podemos
y darle o introducir un torque
resistente puede ser por ejemplo cero si
queremos hacerlo trabajar en vacío o el
torque máximo si queremos hacerlo
trabajar en el punto nominal y luego
también podemos realizar algunas
mediciones en el rotor por ejemplo la
velocidad del rotor o el torque que
desarrolla la máquina aquí tendríamos lo
que es un motor de imanes permanentes
como vemos el estator no está bobinado y
solamente el rotor tiene para conectar
en este caso a una fuente en este caso
nosotros vamos a trabajar con un
extractor bobinado
así que lo cambiamos y ahí tenemos
nuestro estator bobinado ahora tenemos
que conectarlo en serie muy bien
entonces para eso para hacer las
conexiones menos engorrosas menos
complicadas menos extensas vamos a
utilizar una tierra entonces conectamos
el negativo a tierra
y vamos a colocar otra tierra por aquí
entonces como hacemos primero conectamos
el positivo al estado porque primero se
conecta el estator y luego de la salida
que sería el negativo del estado
conectamos al positivo del rotor
y luego el negativo lo conectamos a
tierra que sería el equivalente a
conectarlo aquí al negativo de la
batería
muy bien aquí tenemos la gráfica de
velocidad como vemos la velocidad
empieza en 0 y comienza a embalar se
alcanza velocidades muy grandes como
vemos y siguen creciendo en este caso
tenemos 450 rpm pasados 10 segundos
correcto en el caso de motores pequeños
este problema no es tan agudo como en el
caso de motores grandes ya que las
escobillas ayudan a frenar al motor en
motores pequeños en motores más grandes
el problema es aún mayor en este caso es
un motor de aproximadamente 4 hp así que
no hay mucho embala miento pero como
vemos si es pronunciado
aquí tenemos la gráfica del torque como
vemos tenemos un gran torque de arranque
un alto torque de arranque
aproximadamente 8000 newton-metro pero
que con el paso del tiempo cae
rápidamente
como vemos acá el tiempo es muy corto y
cae rápidamente no recordemos que el
motor lo estamos haciendo funcionar en
base en los motores en el que el rotor y
el estator se conectan en paralelo o
también llamada conexión en derivación
el par de arranque es mucho menor que el
motor en serie tiene una buena
regulación de velocidad ya que no hay
cambios bruscos de velocidad mientras
cambia la carga el torque no cae
rápidamente conforme aumenta la
velocidad es decir es más estable tienen
una velocidad fija cuando funcionan sin
carga por ende no sufren de embala
miento muy bien acá tenemos un motor que
tenemos que conectar en paralelo
vamos a proceder a hacerlo
entonces ustedes saben que en la
conexión en paralelo conectamos positivo
con positivo
y negativo con negativo y luego este
este punto que en el cual los dos son
positivos se conectan al terminal
positivo de la batería
y este otro punto pues lo conectamos a
tierra
ahora aquí nos faltaría la tierra para
nuestra batería
muy bien entonces ya está conectado en
paralelo
entonces corremos
hacemos doble clic aquí
y vemos que si nuestro motor trabaje en
vacío en un motor con excitación
paralela o en derivación que es lo mismo
el motor eleva su velocidad pero luego
se mantiene en una velocidad tope es
decir tiene una velocidad con acá sin
carga estable no es como el motor en
serie
vamos a hacer una comparación
vamos a ver entonces aquí lo tenemos
este es el motor
en serie como vemos alcanza en 10
segundos alcanza una velocidad de 450
radiales sobre segundos y con tendencia
a aumentar en cambio este un motor en
derivación de potencia parecida a este
alcanza una velocidad de aproximadamente
290 radiales sobre segundos y se
mantiene
entonces este sufre de embala miento y
éste no
ahora vamos a comparar el torque
entonces aquí tenemos la comparación de
los torques este este es el torque que
cae rápidamente y este es un torque
mucho más estable incluso acá vemos que
el tiempo es menor la escala de tiempo
incluso es menor para este para esta
gráfica y aquí el tiempo que dura es
mucho mayor entonces ahí tenemos la
comparación de estos dos motores
si moulin que es una herramienta
maravillosa que te ayuda a entender el
mundo de la electricidad y la mecánica
si quieres aprender a usarlo y hacer
proyectos como este te invito a llevar
mi curso la biblia del simulink de
principiante a experto y si sólo quieres
adquirir el tutorial y el archivo de
este proyecto
te dejo los enlaces en la descripción y
en el comentario fijado de este vídeo
ahora veamos los motores de excitación
compuesta la mayoría de motores
industriales son de este tipo este tipo
de motor combina algunas de las mejores
características de los motores en
derivación y en serie
veamos tiene un torque de arranque
elevado buena regulación de velocidad y
tiene una velocidad sin carga estable
por último tenemos los motores con
excitación independiente como su nombre
indica se alimenta al rotor y al estator
de manera independiente
gracias por vernos y no olvides que
puedes motivarme a seguir desarrollando
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dando like comentando y suscribiéndote
muchas gracias
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