Principio de funcionamiento
Un motor de continua con escobillas produce par gracias a la fuerza que actúa sobre un conductor recorrido por corriente dentro de un campo magnético. El campo procede de imanes permanentes o de devanados inductores en el estátor; la corriente circula por las bobinas del inducido, en el rotor. Un colector mecánico y un par de escobillas de carbón invierten la corriente del inducido cada media vuelta, de modo que el par empuja siempre en el mismo sentido. Ese colector es lo que hace que la máquina funcione con corriente continua pura.
Fuerza contraelectromotriz y control de velocidad
Al girar, el inducido genera una fuerza contraelectromotriz que se opone a la tensión aplicada. La corriente real es la diferencia entre ambas dividida por la resistencia del inducido, lo que hace al motor naturalmente autorregulado: si se le carga, frena, la contraelectromotriz baja y la corriente y el par suben. La velocidad es casi proporcional a la tensión aplicada, por lo que un simple ajuste de tensión o de PWM da un control de velocidad lineal y suave en todo el rango.
Corriente de arranque y par
En el instante de la conexión el rotor está parado, no hay contraelectromotriz y solo la pequeña resistencia del inducido limita la corriente. La corriente de arranque o de rotor bloqueado puede ser muchas veces la nominal, y por la misma razón el motor entrega un par muy alto desde velocidad cero. Esa misma relación implica que un motor mecánicamente bloqueado permanece indefinidamente a corriente de bloqueo y se recalienta enseguida si un controlador no la limita.
Ventajas y límites
Los motores de continua con escobillas son baratos, no necesitan conmutación electrónica y son triviales de gobernar, de ahí su presencia en juguetes, actuadores de automoción, herramientas eléctricas y proyectos de aficionado. El precio es el juego de escobillas: se desgastan, generan polvo y chispas, limitan la velocidad máxima y exigen mantenimiento periódico. Cuando importan la vida útil o el rendimiento, un motor brushless realiza la misma conmutación de forma electrónica.