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maquina generalizada de conmutador
Tipo: Apuntes
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Subido el 01/04/2021
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1.1 Introducción Debemos recordar que un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas y algunos pueden transformar energía mecánica en eléctrica, funcionando como generadores. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa con frenos regenerativos. Las máquinas de C.D. pueden funcionar conectados a una red de suministro eléctrico o a baterías. Gracias a ello, se están empezando a utilizar en vehículos híbrido. Su fácil control de posición, momento y velocidad la han convertido en una de las mejores opciones en aplicaciones de control y automatización de procesos. La principal característica del motor de corriente directa es la posibilidad de regular la velocidad desde vacío a plena carga. 1.2 Características constructivas de la máquina de C.D. Las máquinas de C.D. están constituida por:
plano formado por el campo magnético y la corriente, siguiendo la regla de la mano derecha, con módulo: 𝑭 = 𝑩. 𝑰. 𝑳 1.4 Excitación de las máquinas de C.D. Los devanados de excitación de la máquina de C.D. son los encargados de establecer el flujo magnético principal en el entrehierro. Éstos se conectan en serie, paralelo o una combinación de ambos, llamada compuesta.
1.5 Generador de C.D. Los generadores de corriente directa son máquinas que producen tensión, su funcionamiento se reduce siempre al principio de la bobina giratorio dentro de un campo magnético. Si una armadura gira entre dos polos magnéticos fijos, la corriente en la armadura circula en un sentido durante la mitad de cada revolución, y en el otro sentido durante la otra mitad. Los generadores de corriente continua funcionan normalmente a voltajes bastante bajos para evitar las chispas que se producen entre las escobillas y el conmutador a voltajes altos. Existen tres tipos de máquinas según sea la forma en que estén acoplados los devanados de excitación y la armadura: en serie, en paralelo y compuesta. Un generador con excitación serie tiene su campo en serie respecto a la armadura. Un generador con excitación en derivación tiene su campo conectado en paralelo a la armadura. Un generador con excitación compuesta tiene parte de sus devanados de excitación conectados en serie y parte en paralelo. Los dos últimos tipos de generadores tienen la ventaja de suministrar un voltaje relativamente constante, bajo cargas eléctricas variables. El de excitación en serie se usa sobre todo para suministrar una corriente constante a voltaje variable. 1.5.1 Funcionamiento Haciendo girar una espira en un campo magnético se induce una f.e.m. en sus conductores. La tensión obtenida en el exterior a través de un anillo colector y una escobilla en cada extremo de la espira tiene carácter senoidal. Conectando los extremos de la espira a unos semianillos conductores aislados entre sí, conseguiremos que cada escobilla esté siempre en contacto con la parte del estator que presenta una determinada polaridad. Durante un semiperiodo se obtiene la misma tensión alterna, pero, en el semiperiodo siguiente, se invierte la conexión convirtiendo el semiciclo negativo en positivo. El estator suele tener muchas más espiras y el anillo colector está dividido en un mayor número de partes o delgas, aisladas entre sí, formando lo que se denomina el colector. Las escobillas son de grafito o carbón puro montado sobre el portaescobillas que mediante un resorte aseguran un buen contacto. Al aumentar el número de delgas, la tensión obtenida tiene menor ondulación acercándose más a la tensión continua que se desea obtener
Alguna de las principales características de estos tipos de motores es las siguientes: ➢ Momento de arranque muy elevado. ➢ Difícil control de velocidad. ➢ Requiere reóstato de arranque. ➢ Se utiliza para tracción eléctrica. El motor serie de C.D. no debe operar nunca en vacío, pues se va de revoluciones, debido a que la velocidad de un motor de corriente directa aumenta al disminuir el flujo en el entrehierro y, en el motor serie. Al estar en vacío, la corriente consumida es muy pequeña, solo la necesaria para vencer las pérdidas rotacionales y, como es la misma que circula por los devanados de excitación, el flujo magnético en el entrehierro es muy pequeño y la velocidad excesivamente alta. 1.6.3. Motor Compuesto Es una combinación del motor serie y el motor paralelo. Este tipo de motor tiene dos devanados diferentes de excitación: uno formado de un gran número de vueltas de alambre delgado conectado en paralelo con la armadura, y el otro formado de pocas vueltas de alambre grueso conectadas en serie con la armadura. El flujo del campo serie varia directamente a medida que la corriente de armadura varía, y es directamente proporcional a la carga. El campo serie se conecta de manera tal que su flujo se añade al flujo del campo principal shunt.
Figura: Circuito equivalente del motor compuesto Alguna de las principales características de estos tipos de motores son las siguientes:
1.8.1. Frenaje por inversión. Este sistema es utilizado en algunas aplicaciones especiales como por ejemplo, algunas laminadoras las cuales deben detenerse súbitamente para luego cambiar su sentido de giro. El valor de su resistencia se halla de la siguiente manera: Figura: circuito de un motor paralelo Figura: diagrama de conexión de un frenaje por inversión
1.8.2. Frenaje Dinámico. En este tipo de frenaje el motor es llevado rápidamente a reposo haciendo uso de la acción generativa del mismo. Si los terminales de la armadura son desconectados y se conecta a la armadura una resistencia de valor bajo, manteniendo la excitación, entonces se produce una detención del motor ya quela fuerza electromotriz produce una corriente en la resistencia con lo que la energía cinética acumulada en las partes rotatorias se disipa rápidamente en forma de calor 1.8.3. Frenaje Regenerativo. El término frenaje regenerativo, a diferencia de los anteriores en que el motor es llevado a completo reposo, se aplica a un sistema donde la carga ejerce momento negativo sobre el motor, impulsándolo como si fuese un generador logrando devolver energía a la fuente, este tipo de frenado es una variación del frenaje dinámico
El devanado de armadura es el elemento más importante de las máquinas. El elemento fundamental de cada devanado de armadura es la bobina, la cual está compuesta de una o varias vueltas en serie y con sus extremos conectados a delgas del colector. A pesar de que en un devanado ondulado los terminales de bobina se sueldan a delgas lejanas, dos veces el paso polar, y en uno lazo se sueldan a delgas adyacentes el potencial eléctrico entre las delgas que existe en ambos casos es prácticamente el mismo.
