Reacción de inducido y la conmutación

Reacción de Inducido

Cuando el 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 FP.

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

Si hacemos una representación gráfica del campo magnético en función del ángulo:

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 ?, tomada como referencia la línea neutra en vacío:

Inconvenientes de la reaccion de inducido

• Disminuye la fem en la carga EC.

• Disminuye indirectamente el rendimiento (pues se ha de aumentar la corriente de excitación para compensar el efecto anterior, aumenta las PJ del estator).

• Crea peligro de chispas en el colector.

• Aumenta las dificultades para realizar una buena conmutación.

Disminución de la Reacción del Inducido

Por todo lo anterior es conveniente minimizar la reacción del inducido, a través de:

• 1. Reducir la deformación de la curva de inducción en el entrehierro. Mediante, por ejemplo:

• 2. Combatir la reacción transversal mediante flujos opuestos (arrollamientos de compensación).

Se emplean arrollamientos de compensación dispuestos en ranuras colocadas en las piezas polares, y conectados en serie con el arrollamiento del inducido.

Conmutación

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 está corotcircuitada, es decir, mientras sus conductores activos franquean la línea neutra, en dicha sección se crean dos fem:

• a) Una fem de autoinducción ea=L di/dt variando la corriente i en el tiempo t, del valor I a –I.

• b) Una fem de inducción ei=dFa/dt dónde Fa 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 resaliaría según las conductancias de las derivaciones, de forma lineal, pero debido a estas dos fem, el reparto no es lineal, generando chispas.

Medidas para Mejorar la Conmutación

La conmutación se aproximará tanto más a la ideal (reparto lineal de las corrientes en a-escobilla y b-escobilla según las conductancias) cuanto más reducida sea la corriente j producida por las fem eay ei. Para ello se aplican los principios siguientes:

• Hacer las fem ea y ei lo más pequeña posible:

• Aumentando el número de delgas del colector.

• Aumentando el número de escobillas.

• Disminuyendo el flujo transversal, por los métodos vistos para disminuir la reacción del inducido.

• Aumentar la resistencia que se opone a la corriente j:

• La resistencia del circuito de la corriente j consta de la resistencia de la sección en conmutación, de la resistencia de las escobillas y de las resistencias de contacto a-escobilla y b-escobilla.

• Crear, en la sección de conmutación, una fem opuesta a ea y ei:

• Desplazamiento de las escobillas un adelanto suplementario (en el sentido de rotación) al correspondiente al de la línea neutra en carga, tal que, se produzca en la sección en conmutación una fem de sentido opuesto a la suma de eay ei.

• Polos de conmutación o auxiliares que: anulan el flujo transversal sobre la línea neutra y además producen en la sección de conmutación una fem opuesta a ea

De estos dos métodos, excepto para tensiones y potencia muy bajas (<= 3 kW) se emplea exclusivamente los polos de conmutación.

Si bien con unos polos auxiliares bien calculados se alcanza una conmutación correcta en todo el campo de funcionamiento normal de la máquina, ellos sin embargo no evitan la distorsión de la curva de inducción bajo los polos principales con su secuela de los inconvenientes, el más grave de los cuales puede ser arco entre escobilla cuando la máquina está sujeta a bruscas sobrecargas o trabajos muy duros. En estos casos es obligado recurrir, además de los polos auxiliares, al devanado de compensación.

Bibliografía

• Stephen J. Chapman, Fundamentos de circuitos eléctricos. 4th_Edition

• http://endrino.cnice.mecd.es/~jhem0027/maquinascc/dinamo/reaccion.htm

Autor:

Efren Espinoza

Universidad Politécnica Salesiana,

Ingeniería Electrónica,

Máquinas Eléctricas I