Máquinas de corriente continua (página 2)

Partes: 1, 2

Devanado inductor: conjunto de espiras
destinado a producir el flujo magnético, al ser recorrido
por la corriente
eléctrica.

Expansión polar: parte de la pieza polar
próxima al inducido y que bordea al
entrehierro.

Polo auxiliar o de conmutación: polo
magnético suplementario, provisto o no, de devanados y
destinado a mejorar la conmutación. Suelen emplearse en
las máquinas
de mediana y gran potencia.

Culata: es la pieza de sustancia
ferro-magnética, no rodeada por devanados, y destinada a
unir los polos de la máquina.

Inducido

Es la parte giratoria de la máquina,
también llamado rotor. El inducido consta de las
siguientes partes:

Devanado inducido: es el devanado conectado al
circuito exterior de la máquina y en el que tiene lugar la
conversión principal de la energía

Colector: es el conjunto de láminas
conductoras (delgas), aisladas unas de otras, pero conectadas a
las secciones de corriente continua del devanado y sobre las
cuales frotan las escobillas.

Núcleo del inducido: es una pieza
cilíndrica montada sobre el cuerpo (o estrella) fijado al
eje, formada por núcleo de chapas magnéticas. Las
chapas disponen de unas ranuras para alojar el devanado
inducido.

Escobillas

Son piezas conductoras destinadas a asegurar, por
contacto deslizante, la conexión eléctrica de un
órgano móvil con un órgano fijo.

Entrehierro

Es el espacio comprendido entre las expansiones polares
y el inducido; suele ser normalmente de 1 a 3 mm, lo
imprescindible para evitar el rozamiento entre la parte fija y la
móvil.

Cojinetes

Son las piezas que sirven de apoyo y fijación del
eje del inducido.

Diagrama de una maquina de C.C.

Los componentes de la máquina de
corriente continua se pueden apreciar claramente en la figura
1:

Monografias.com

1. Culata
2. Núcleo polar
3. Pieza polar
4. Núcleo de polo
auxiliar
5. Pieza polar de polo
auxiliar
6. Inducido
7. Arrollado del
inducido
8. Arrollado de
excitación
9. Arrollado de
conmutación
10. Colector
11. Escobillas positivas
Escobillas negativas

La parte de 1 a la 5 forman el inductor.
En conjunto las partes 2 y 3 se designan por polo
inductor.
La parte 6 constituye el inducido, al que va
arrollado un conductor de cobre formando el arrollamiento del
inducido.
Alrededor de los núcleos polares, va
arrollando, en forma de hélice, el arrollamiento de
excitación (8). Análogamente cada núcleo
de los polos de conmutación lleva un arrollamiento de
conmutación (9). La parte 10 representa el conmutador
o colector, que está constituido por varias
láminas aisladas entre sí, formando un cuerpo
cilíndrico.

El arrollamiento del inducido está unido por
conductores con las laminas del colector; inducido y colector
giran conjuntamente. Sobre la superficie del colector rozan unos
contactos a presión
mediante unos muelles. Dichas piezas de contacto se llaman
escobillas. El espacio libre entre las piezas polares y el
inducido se llama entrehierro.

Generadores de C.C.

Los generadores de corriente continua son las mismas
máquinas de corriente continua cuando funcionan como
generadores. Son máquinas que producen energía
eléctrica por transformación de la
energía mecánica.

A su vez los generadores se clasifican en dinamos y
alternadores, según que produzcan corriente continua o
alterna, respectivamente.

Posteriormente, cabe destacar otro tipo de generadores
que transforman la energía química en la
eléctrica como son pilas y
acumuladores.

Partes Constitutivas de un generador de
C.C.

[1]Figura (7): Partes de un Generador.

De la figura 7 (b):

1. Aislamiento

2. Ventilación controlada

3. Colector

4. Soporte del lado conector

5. Conjunto de Escobilla

6. Inducido

7. Cojinetes

8. Caja de Bornes

Clasificación de los generadores de
C.C.

Generador con excitación
independiente

En este tipo de generador, la tensión en los
bornes es casi independiente de la carga de la máquina y
de su velocidad, ya
que la tensión se puede regular por medio del
reóstato de campo, aunque naturalmente, dentro de ciertos
límites, porque la excitación del
campo inductor no puede aumentar más allá de lo que
permite la saturación.

En la Figura 8 se representa el esquema de conexiones
completo de un generador de corriente continua con
excitación independiente; se supone que el sentido de giro
de la máquina es a derechas lo que, por otro lado, es el
que corresponde a casi todas las máquinas motrices. Si
hubiere que cambiar el sentido de giro, bastará con
cambiar, las conexiones del circuito principal.

[2]Figura 8. Esquema de conexiones de un
generador con excitación independiente

Generador con excitación en paralelo
(shunt)

El generador con excitación shunt suministra
energía eléctrica a una tensión
aproximadamente constante, cualquiera que sea la carga, aunque no
tan constante como en el caso del generador con excitación
independiente; cuando el circuito exterior está abierto,
la máquina tiene excitación máxima porque
toda la corriente producida se destina a la alimentación del
circuito de excitación; por lo tanto, la tensión en
bornes es máxima.

Cuando el circuito exterior está cortocircuitado,
casi toda la corriente producida pasa por el circuito del
inducido y la excitación es mínima, la
tensión disminuye rápidamente y la carga se anula.
Por lo tanto, un cortocircuito en la línea no compromete
la máquina, que se des excita automáticamente,
dejando de producir corriente. Esto es una ventaja sobre el
generador de excitación independiente en donde un
cortocircuito en línea puede producir graves
averías en la máquina al no existir éste
efecto de des excitación automática.

[2]Figura 9. Esquema de conexiones de un generador con
excitación shunt e interruptor de mínima
tensión.

Generador con excitación en
serie

La excitación de un generador en serie se lleva a
cabo cuando los devanados de excitación y del inducido se
conectan en serie y, por lo tanto la corriente que atraviesa el
inducido en este tipo de generador es la misma que la que
atraviesa la excitación. Este último devanado,
está constituido por pocas espiras con hilo conductor de
gran sección, pues la f.e.m. necesaria para producir el
campo principal se consigue con fuertes corrientes y pocas
espiras.

Generador con excitación
compound

El generador con excitación compound tiene la
propiedad de
que puede trabajar a una tensión prácticamente
constante, es decir, casi independiente de la carga conectada a
la red, debido a que
por la acción
del arrollamiento shunt la corriente de excitación tiende
a disminuir al aumentar la carga, mientras que la acción
del arrollamiento serie es contraria, o sea, que la corriente de
excitación tiende a aumentar cuando aumente la
carga.

Eligiendo convenientemente ambos arrollamientos puede
conseguirse que se equilibren sus efectos siendo la acción
conjunta una tensión constante cualquiera que sea la
carga.

Incluso, se puede obtener dimensionando convenientemente
el arrollamiento serie, que la tensión en bornes aumente
si aumenta la carga, conexión que se denomina
hipercompound y que permite compensar la pérdida de
tensión en la red, de forma que la tensión
permanezca constante en los puntos de consumo.

Aplicación de los generadores de
C.C.

El papel más importante que desempeña el
generador de corriente continua es alimentar de electricidad al
motor de
corriente continua. En esencia produce corriente libre de rizo y
un voltaje fijo de manera muy precisa a cualquier valor deseado
desde cero hasta la máxima nominal; ésta es en
realidad corriente eléctrica de corriente continua que
permite la mejor conmutación posible en el motor, porque
carece de la forma de las ondas bruscas de
energía de corriente continua de los
rectificadores.

Además, el generador tiene una respuesta
excelente y es particularmente apropiado para el control preciso
de salida por reguladores de retroalimentación de control además
de estar bien adaptado para producir corriente de
excitación de respuesta y controlada en forma precisa
tanto ara máquinas de corriente alterna
como para máquinas de corriente continua.

Motores de C.C.

Los motores de
corriente continua se usan en una amplia variedad de aplicaciones
industriales en virtud de la facilidad con la que se puede
controlar la velocidad. La característica velocidad-par se
puede hacer variar para casi cualquier forma útil. Es
posible la operación continua sobre un rango de
velocidades de 8:1.

En tanto que los motores de corriente alterna tienden a
pararse, los motores de corriente continua pueden entregar
más de cinco veces el par nominal (si lo permite la
alimentación de energía eléctrica). Se puede
realizar la operación en reversa sin conmutar la
energía eléctrica.

Clases de motores de
corriente continua

Se pueden dividir dentro de dos grandes
tipos:

Motores de corriente continua de imán
permanente:

Existen motores de imán permanente (PM, permanent
magnet), en tamaños de fracciones de caballo y de
números pequeños enteros de caballos. Tienen varias
ventajas respecto a los del tipo de campo devanado. No se
necesitan las alimentaciones de energía eléctrica
para excitación ni el devanado asociado. Se mejora la
confiabilidad, ya que no existen bobinas excitadoras del campo
que fallen y no hay probabilidad
de que se presente una sobre velocidad debida a pérdida
del campo. Se mejoran la eficiencia y el
enfriamiento por la eliminación de pérdida de
potencia en un campo excitador.

Así mismo, la característica par contra
corriente se aproxima más a lo lineal. Un motor de
imán permanente (PM) se puede usar en donde se requiere un
motor por completo encerrado para un ciclo de servicio de
excitación continua.

Las desventajas son la falta de control del campo y de
características especiales velocidad-par. Las sobrecargas
pueden causar desmagnetization parcial que cambia las
características de velocidad y de par del motor, hasta que
se restablece por completo la magnetización. En general,
un motor PM de número entero de caballos es un poco
más grande y más caro que un motor equivalente con
devanado en derivación, pero el costo total del
sistema puede ser
menor.

Un motor PM es un término medio entre los motores
de devanado compound y los devanados en serie. Tiene mejor par de
arranque, pero alrededor de la mitad de la velocidad en
vacío de un motor devanado en serie.

Servomotores de corriente directa

Los servomotores de corriente continua son motores de
alto rendimiento que por lo general se usan como motores
primarios en computadoras,
maquinaria controlada numéricamente u otras aplicaciones
en donde el arranque y la detención se deben hacer con
rapidez y exactitud.

Los servomotores son de peso ligero, y tienen armaduras
de baja inercia que responden con rapidez a los cambios en el
voltaje de excitación. Además, la inductancia muy
baja de la armadura en estos motores da lugar a una baja
constante eléctrica de tiempo (lo
normal entre 0.05 y 1.5 mS) que agudiza todavía más
la respuesta del motor a las señales
de comando. Los servomotores incluyen motores de imán
permanente, circuito impreso y bobina (o coraza) móvil. El
rotor de un motor acorazado consta de una coraza
cilíndrica de bobinas de alambre de cobre o de
aluminio. El
alambre gira en un campo
magnético en el espacio anular entre las piezas
polares magnéticas y un núcleo estacionario de
hierro. El
campo es producido por imanes de fundición de
Álnico cuyo eje magnético es radial. El motor puede
tener dos, cuatro o seis polos.

Conclusiones

Las maquinas eléctricas en corriente continua son
de gran importancia en la vida diaria del hombre
moderno, en el presente ensayo se
trato de explicar de una manera breve el funcionamiento de un
generador de CC y un motor.

Como hemos visto el generador básico nos
convierte la energía mecánica en energía eléctrica
de corriente continua y los motores de corriente continua nos
convierten energía eléctrica en
energía mecánica; en básico estas dos
maquinas eléctricas son transformadores
de energía.

Además, apreciamos que las maquinas estudiadas se
compone de varias partes que son semejantes entre ellas que son
el inductor, inducido, escobillas, entrehierro y los
cojinetes.

Con este ensayo se trato de desglosar brevemente que
tipos de motores de CC y de generaros existen en el mercado para
así poder adquirir
mayor conocimiento
sobre las maquinas eléctricas en general.

Referencias

Libros:

[1] Maquinas Eléctricas Tercera
edición Stephen J. Chapman
[2] FINK. Donald. Manual de
ingeniería eléctrica. Decimotercera
edición Tomos II y III McGraw-Hi1l . México.
1996

Páginas web: