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Las partes de una máquina de corriente continua, incluyendo el estator, inductor, escobillas y principios de funcionamiento. Además, se analizan las curvas características de generadores de corriente continua y se comparan diferentes tipos de conexiones. Este texto es útil para estudiantes de ingeniería eléctrica.
Qué aprenderás
Tipo: Resúmenes
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¡No te pierdas las partes importantes!
a) Investigar e identificar las partes que conforman una máquina de corriente directa y describir su principio de funcionamiento. MÁQUINAS DE CORRIENTE DIRECTA
La máquina de corriente continua puede funcionar tanto como generador como motor. Para comprender el principio de generación de la fem en las espiras del rotor, se va a considerar el inducido en forma de anillo como se observa en la figura 10. En este devanado, al girar el rotor, se induce un fem en los conductores dispuestos en la cara exterior del núcleo al ser cortados por el flujo del estator. En los conductores interiores no aparece ninguna fem ye que no les atraviesa el flujo de los polos, al estar sus líneas de fuerza limitadas al circuito de baja reluctancia del anillo.
1. Culata 2. Núcleo Polar 3. Zapata polar 4. Polo auxiliar 5. Polo auxiliar 6. Inducido 7. Devanado del inducido 8. Devanado de excitación 9. Devanado de los polos auxiliares 10. Colector de delgas 11. Escobilla 12. Escobilla 13. Pies de la máquina
Analizando la figura 10 se observa que el sentido de la fem de los conductores situados debajo del polo norte son de signo contrario a la de los conductores situados debajo del polo sur. Como quiera que la estructura de la máquina es simétrica, las fem correspondientes a la parte izquierda del inducido serán opuestas a las de la parte derecha, y en consecuencia no circulará ninguna corriente por el arrollamiento. Para utilizar la fem del inducido y llevarla a un circuito exterior se han de conectar unas escobillas de salida Ay B situadas en el eje transversal de los polos para que puedan aprovechar la máxima fem del devanado. Estas escobillas dividen el arrollamiento en dos ramas en paralelo con una misma fem. En cada una de estas ramas, las fem deben tener el mismo sentido, pues de lo contrario no se utilizarán totalmente las fem generadas en el arrollamiento. El eje que forma la alineación de las escobillas se denomina línea neutra. Esta línea tiene gran importancia, pues indica las posiciones en las que se produce la inversión de fem en las bobinas del inducido pasando las espiras correspondientes de una rama paralelo a otra. La posición exacta de la línea neutra se determina experimentalmente moviendo el collar de las escobillas hasta encontrar el punto en el que se producen las mínimas chispas en el colector de delgas.
Ensayo similar al anterior, pero realizado con una carga “Iex” que se controlará con un amperímetro montado al efecto y se logrará con una resistencia Rc variable regulada convenientemente.
Se adopta igual montaje de elementos que en el ensayo anterior. Hay que operar convenientemente las cargas Rc y la resistencia de excitación Rexc para lograr mantener constante Ub. c) Investigar y analizar los parámetros utilizados en una máquina de corriente directa ó corriente continua para su operación como generador y como motor.
Las máquinas de corriente directa (c.d.), especialmente las de excitación separada, se caracterizan por estar desacopladas, es decir, que se tiene un control independiente del flujo principal y del par electromagnético. Debido a la facilidad de control de estas máquinas se emplean en donde se requieren aplicaciones de velocidad variable, tomando en cuenta los problemas que tienen en operación: una menor eficiencia con respecto a las máquinas de corriente alterna (c.a.) debido a las escobillas que conectan la parte fija y la móvil de la máquina. Una máquina de c.d. puede funcionar ya sea como motor o como generador. El motor convierte la potencia eléctrica en potencia mecánica, en tanto que el generador transforma la potencia
Este motor se caracteriza por su par de arranque elevado, ya que el par de esta máquina es directamente proporcional a la corriente de armadura al cuadrado. El problema que tiene esta máquina es que, si se deja en vacío en condiciones nominales, presenta el peligro de embalarse debido al reducido valor del flujo de campo que depende de la corriente de campo. MOTOR PARALELO El motor de c.d. en paralelo es diferente del motor de serie ya que el devanado inductor está conectado en paralelo con la armadura. Puesto que el devanado inductor se conecta en paralelo al devanado del inducido, a este tipo de máquinas se le conoce como motor con excitación en paralelo, o simplemente motor paralelo. Un motor en paralelo o en derivación tiene características diferentes en construcción al motor serie, ya que la bobina de campo en derivación está devanada con alambre de calibre delgado y muchas vueltas para generar un campo lo suficientemente fuerte para mantener la velocidad de esta máquina prácticamente constante. Esto significa que el motor tiene un par de arranque menor que el motor serie, pero es más estable con respecto a su velocidad de operación.
Un motor compuesto combina las características de los motores serie y paralelo, ya que esta máquina tiene un devanado de campo serie y un devanado de campo paralelo. Dependiendo de la conexión de estos devanados, estas máquinas pueden clasificarse como: motor compuesto largo o motor compuesto corto, y éstas a su vez pueden ser aditivas o sustractivas. Cuando el devanado de campo serie se conecta en serie con la armadura se conoce como motor compuesto largo, cuando el devanado de campo serie se conecta en serie con la línea se le conoce como motor compuesto corto. Dependiendo de las marcas de la polaridad de las bobinas de excitación serie y paralelo, se clasifican como aditivas y sustractivas. PARÁMETROS UTILIZADOS PARA SU OPERACIÓN
El generador compuesto tiene las mismas características que un motor de c.d. compuesto. Tiene una bobina de campo en paralelo con la armadura del generador y una bobina en serie con la armadura. Dependiendo de la forma de conexión que se comentó, al motor compuesto se le da el nombre de generador compuesto largo o generador compuesto corto, y éstos a su vez pueden ser aditivos o sustractivos.
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