Motor eléctrico DC cepillado
Un motor eléctrico de CC con escobillas es un motor eléctrico conmutado internamente diseñado para funcionar con una fuente de alimentación de corriente continua. Los motores cepillados fueron la primera aplicación comercialmente importante de energía eléctrica para impulsar la energía mecánica, y los sistemas de distribución de CC se utilizaron durante más de 100 años para operar motores en edificios comerciales e industriales. Los motores de CC con escobillas se pueden variar en velocidad cambiando el voltaje de funcionamiento o la fuerza del campo magnético. Dependiendo de las conexiones del campo a la fuente de alimentación, las características de velocidad y par de un motor cepillado pueden modificarse para proporcionar una velocidad constante o una velocidad inversamente proporcional a la carga mecánica. Los motores cepillados continúan utilizándose para propulsión eléctrica, grúas,máquinas de papel y laminadores de acero. Dado que las escobillas se desgastan y requieren reemplazo, los motores de CC sin escobillas que utilizan dispositivos electrónicos de potencia han desplazado a los motores con escobillas de muchas aplicaciones.
Cuando una corriente pasa a través de la bobina enrollada alrededor de un núcleo de hierro dulce situado dentro de un campo magnético externo, el lado del polo positivo es accionado por una fuerza hacia arriba, mientras que el otro lado es accionado por una fuerza hacia abajo. Según la regla de la mano izquierda de Fleming , las fuerzas provocan un efecto de giro en la bobina, haciéndola girar. Para hacer que el motor gire en una dirección constante, los conmutadores de "corriente continua" hacen que la corriente se invierta en la dirección cada medio ciclo (en un motor de dos polos), lo que hace que el motor continúe girando en la misma dirección.
Un problema con el motor que se muestra arriba es que cuando el plano de la bobina es paralelo al campo magnético, es decir, cuando los polos del rotor están a 90 grados de los polos del estator, el par es cero. En las imágenes de arriba, esto ocurre cuando el núcleo de la bobina está horizontal, la posición que está a punto de alcanzar en la penúltima imagen de la derecha. El motor no podría arrancar en esta posición. Sin embargo, una vez que se inició, continuaría girando a través de esta posición por impulso.
Hay un segundo problema con este diseño de poste simple. En la posición de par cero, ambas escobillas del conmutador están tocando (puenteando) ambas placas del conmutador, lo que provoca un cortocircuito. Los cables de alimentación están en cortocircuito a través de las placas del conmutador, y la bobina también está en cortocircuito a través de ambas escobillas.(la bobina se cortocircuita dos veces, una vez a través de cada cepillo de forma independiente). Tenga en cuenta que este problema es independiente del problema de no arranque anterior; incluso si hubiera una corriente alta en la bobina en esta posición, todavía habría par cero. El problema aquí es que este corto consume energía inútilmente sin producir ningún movimiento (ni siquiera corriente de bobina). En una demostración de batería de baja corriente, este cortocircuito generalmente no se considera dañino. Sin embargo, si se diseñó un motor de dos polos para realizar un trabajo real con varios cientos de vatios de potencia de salida, este cortocircuito podría provocar un sobrecalentamiento severo del conmutador, daños en las escobillas y soldadura potencial de las escobillas, si fueran metálicas, al conmutador. Las escobillas de carbón, que se utilizan con frecuencia, no soldarían. En cualquier caso, un corto como este es muy derrochador, agota las pilas rápidamente y,como mínimo, requiere que los componentes de la fuente de alimentación estén diseñados con estándares mucho más altos de los que se necesitarían solo para hacer funcionar el motor sin el cortocircuito.
