Els motors elèctrics de corrent continu funcionen gràcies a les propietats dels imants permanents i a el camp magnètic que es genera al fer circular un corrent elèctric per un conductor.
El funcionament dels motors elèctrics es basa en un camp magnètic altern. En un motor de corrent continu, per tant, la direcció del camp magnètic canvia constantment mecànicament al motor amb l'ajuda del commutador (col·lector), o electrònicament en el cas de l'anomenat motor elèctric sense escombretes.
La principal característica dels imants és que tenen un pol sud (negatiu) i un pol nord (positiu). En dos imants diferents els pols de diferent signe s'atrauen i els pols de mateix signe es repel·leixen.
Si col·loquem dos imants alineats i al mig un tercer imant en el sentit perpendicular, la tendència natural serà que la força d'atracció entre pols de signes contraris giri al tercer imam alineant-se amb els altres dos. El flux magnètic entre els imants produeix una força que fa girar el tercer imant.
Què hauríem de fer perquè continués girant?
Aquest tipus de motor, a l'igual que els motors de corrent altern (motors d'inducció, motor síncron, etc), funciona per inducció electromagnètica.
Si es pogués canviar la polaritat de l'imant central seguiria girant buscant de nou la posició d'equilibri de nou. Però això no es pot fer. El que sí es pot fer és substituir l'imant central per un electroimant. A un electroimant se li pot canviar el sentit del corrent elèctric que circula en ell i llavors canvia la polaritat.
Per a què s'utilitza un electroimant en un motor de corrent directe?
En un motor de corrent continu (o corrent directe) es necessita un estator i un rotor dins d'ell.
S'anomena estator a la part fixa on es col·loquen uns imants fixos generant un camp magnètic que travessa el rotor, que és la part giratòria. En el rotor es fa circular un corrent continu d'anada i tornada que deixi el centre del rotor al mig.
Al circular un corrent elèctric per un conductor enmig d'un camp magnètic, es genera una força electromotriu en el conductor que el fa desplaçar, i per tant girar. Un cop ha arribat a la posició d'equilibri, es commuta el sentit del corrent que circula pel conductor i el rotor torna a girar buscant de nou la posició d'equilibri.
En realitat, els motors elèctrics de corrent continu no tenen un sol electroimant, sinó que funcionen amb diverses bobines que interactuen amb el camp magnètic. Aquestes bobines es van activant alternativament per obtenir un millor parell motor durant tota la rotació.
Quines són les formes de fer funcionar un motor de corrent continu?
La forma en què es connecta el debanat d'excitació pel que fa a l'debanament de l'induït determina en gran mesura el comportament del motor de CC. Les realitzacions més comuns són:
Motor d'imant permanent
Per a motors amb potències baixes (<1 kW), sovint s'utilitzen imants permanents per a l'excitació. L'avantatge d'aquests motors és que són més petits, més lleugers, més eficients i més fiables que els motors d'excitació en espiral. Un desavantatge és que no és possible controlar l'excitació.
Motor de potència estrany
En motors amb excitació estranya o separades, la bobina d'excitació, que proporciona el camp d'excitació, s'alimenta des d'una font de tensió separades, de manera que es pot regular independentment de la tensió de l'induït.
Motor estàndard
En el motor en sèrie, la bobina d'excitació està en sèrie amb el debanat de l'induït. Aquest debanat en sèrie es compon de poques voltes de filferro de coure gruixut.
Motor de derivació
En el motor de derivació, la bobina d'excitació és paral·lela a l'debanament de l'induït. Aquest debanat en derivació consta de moltes voltes de filferro de coure prim. El corrent consumida es divideix en dos al motor; la major part flueix a través de l'debanament de l'induït i només una part relativament petita (com a màxim el 5%) a través de la bobina energizadadora.
Motor compost
El motor compost és una combinació dels dos motors esmentats anteriorment; té un debanat d'excitació en sèrie i en derivació. Les propietats d'aquest motor es troben entre les dels motors en sèrie i en derivació.