Cuestionario de máquinas eléctricas

Capitulo 8

¿Qué es conmutación? ¿Cómo puede convertir un conmutador voltajes ac del inducido de la máquina a voltajes dc en sus terminales?

La conmutación es el conjunto de fenómenos que acompañan a la inversión del sentido de la corriente en la sección cortocircuitada por una escobilla.

Durante el tiempo t en que la sección esta cortocircuitada, es decir, mientras sus conductores activos franquean la línea neutra, en dicha sección se crean dos fem:

• Una fem de autoinducción variando la corriente i en el tiempo t, del valor I a –I.

• Una fem de inducción donde es el flujo transversal del inducido cortado por laso conductores activos en el tiempo t. Esta fem se suma a la anterior pues el sentido del flujo transversal es el mismo que el del polo del que procede el conductor como hemos visto anteriormente.

Estas dos fem tienen un efecto desfavorable. Sin ellas el reparto de las corrientes Ia e Ib que circulan entre las delgas correspondientes y las escobillas, se realizaría según las conductancias de las derivaciones, de forma lineal, pero debido a estas dos fem, el reparto no es lineal, generando chispas.

Las máquinas dc tienen una salida dc sólo porque existe un mecanismo que convierte los voltajes ac internos en voltajes dc en sus terminales. Puesto que este mecanismo se denomina conmutador, la maquinaria dc se conoce también como maquinaria de colectar o conmutada.

¿Qué es reacción del inducido? ¿Cómo afecta la operación de una máquina dc?

Cuando la dinamo está en carga el flujo del inductor se distorsiona debido al flujo magnético creado por la corriente del inducido, el cual es perpendicular al flujo magnético principal creado por los polos inductores

Aunque aparentemente el flujo principal no varía, pues se reduce en los cuernos de entrada pero aumenta en los cuernos de salida, e realidad el flujo principal disminuye pues la distorsión de del mismo aumenta su recorrido, es decir su reluctancia magnética, se crea saturación de los cuernos polares y además aumentan las fugas magnéticas, coadyugando todo ello en la disminución de y disminuyendo por tanto la fem en carga Ec respecto a la fem en vacio EV. Este fenómeno se conoce con el nombre de reacción magnética en el inducido.

A consecuencia de la reacción del inducido la línea neutra (línea que une los conductores que no producen fem) en carga, adelanta respecto del sentido de giro un ángulo a, tomada como referencia la línea neutra en vacío:

Inconvenientes de la reacción del inducido.

• Disminuye la fem en carga Ec.

• Disminuye indirectamente el rendimiento (pues se ha de aumentar la corriente de excitación para compensar el efecto anterior, disminuye el rendimiento)

• Crea peligro de chispas en el colector

• Aumenta las dificultades para realizar una buena conmutación.

Explique el problema del voltaje en los conductores de bajo conmutación

El problema del voltaje es generado en los segmentos del colector, cortocircuitados por las escobillas, algunas veces llamado golpe inductivo.

Para entender este problema véase la siguiente figura:

Esta figura representa una serie de delgas y los conductores conectados entre ellas. Asumiendo que la corriente en la escobilla es 400 A, la corriente en cada conductor (bobina) es de 200 A. Note que cuando una delga es cortocircuitada con otra (esto sucede cuando la corriente la delgas) dos tiempo mismo al toca escobilla que fluye a través de la delga tiene que circular de manera inversa. ¿Qué tan rápido ocurre esto? Asúmase que la máquina esta girando a 800 rev/min y que existen 50 delgas, cada delga se mueve bajo la escobilla a razón de t=0,0015 s. Por lo tanto, la razón de cambio en la corriente con respecto al tiempo es:

Cuando una inductancia muy pequeña es formada en la bobina del rotor, un muy significativo voltaje inductivo de retroceso v = L di/dt será inducido en la delga cortocircuitada. Este alto voltaje generalmente causa chisporroteo en las escobillas de la máquina, resultando en los mismos problemas de arqueo que lo causa el cambio del plano neutro.