¿Cómo afecta el desplazamiento de las escobillas el problema del chisporroteo en las máquinas dc?
Los primeros intentos para mejorar el proceso de conmutación en las máquinas dc reales se llevaron a cabo para detener el chispeo en las escobillas, causado por el desplazamiento del plano neutro y los efectos de L di/dt.
La primera técnica fue sencilla: si el plano neutro de la máquina se desplaza, ¿Por qué no desplazar con el las escobillas para detener el chispeo?
Aunque parecía una buena idea, se encontraron varios problemas relacionados con ella. De alguna manera, el plano neutro se mueve con cada cambio de carga y la dirección del desplazamiento se invierte cuando la máquina pasa de operación de motor a generador. Entonces, alguien tendría que ajustar las escobillas cada vez que cambiara la carga en la máquina. Además, desplazar las escobillas podría haber detenido el chisporroteo de la escobilla pero agravaría el efecto de debilitamiento del flujo de la reacción del inducido en la máquina. Esto se demuestra por dos efectos:
La fuerza magnetomotriz del rotor tiene ahora una componente vectorial que se opone a la fuerza magnetomotriz de los polos como se ve en la figura:
El cambio en la distribución de la corriente del inducido causa que el flujo se concentre aun más en las partes saturadas de las caras polares.
¿Qué son polos de conmutación? ¿Cómo se utilizan?
Debido a las desventajas anotadas antes, en especial a la que una persona debe ajustar la posición de las escobillas de las máquinas en cuanto cambia su carga, se busco otra solución para el problema del chisporroteo. Esta nueva técnica se basa que si el voltaje en los alambres bajo conmutación se redujera a cero, no habría chisporroteo en las escobillas. Para lograr esto, se colocan pequeños polos llamados polos de conmutación o interpolos en medio de los polos principales. Estos polos de conmutación se localizan directamente sobre los conductores que están conmutándose. Suministrando un flujo desde los polos de conmutación, puede cancelarse con exactitud el voltaje en las bobinas bajo conmutación. Si la cancelación es exacta, no habría chisporroteo en las escobillas.
Los polos de conmutación no cambian de ninguna manera la operación de la máquina dado que son tan pequeños que sólo afectan los pocos conductores bajo conmutación. Nótese que no se afecta la reacción del inducido bajo las caras polares principales porque los efectos de los polos de conmutación no se extienden tan lejos. Esto significa que los polos de conmutación no afectan el debilitamiento del flujo en la máquina.
Máquina con interpolos
Condiciones de los interpolos en una máquina dc
En un generador, los interpolos deben tener la misma polaridad del polo principal próximo siguiente.
Los interpolos deben tener la misma polaridad que el polo principal anterior, en un motor.
¿Qué son devanados de compensación? ¿Cuál es su desventaja más grave?
Para cancelar por completo la reacción del inducido y por tanto eliminar el desplazamiento del plano neutro y el debilitamiento del flujo, se desarrolló una técnica diferente que incluye la disposición de devanados de compensación en ranuras labradas en las caras de los polos paralelos a los conductores del rotor para cancelar el efecto de distorsión de la reacción del inducido. Estos devanados están conectados en serie con los devanados del rotor, de modo que cuando cambia la carga en el rotor, cambia también la comente en los devanados de compensación. Como se muestra en la figura:
La figura muestra un desarrollo más cuidadoso del efecto de los devanados de compensación en una máquina de. Nótese que la fuerza magnetomotriz debida a los devanados de compensación es igual y opuesta a la fuerza magnetomotriz debida al rotor cada punto situado bajo las caras polares. La fuerza magnetomotriz neta resultante es causada por los polos, de modo que el flujo en la máquina no se modifica, independientemente de la carga.
La figura muestra el estator de una gran máquina dc con devanados de compensación.
Desventaja
La principal desventaja de los devanados de compensación es que son costosos, puesto que deben maquinarse las caras de los polos. Todo motor que los utiliza debe tener interpolos ya que los devanados de compensación no cancelan los efectos L di/dt.
Los interpolos no deben ser tan robustos sin embargo, puesto que cancelan únicamente los voltajes L di/dt en los devanados y no los voltajes debidos al desplazamiento del plano neutral. Debido a lo costoso que resulta tener devanados de compensación e interpolos en tal máquina, éstos devanados sólo se utilizan cuando la naturaleza muy pesada del trabajo del motor lo demanda.
¿Por qué se utilizan polos laminados en la construcción de las máquinas modernas?
Puesto que los grupos controladores de estado solido han llegado a ser comunes, los polos principales de las máquinas más recientes están elaborados por completo en material laminado.
Esto se debe a que hay mucho mayor contenido alterno en la potencia suministrada a los motores dc alimentados por estos grupos controladores de estado sólido, lo cual origina pérdidas mucho mayores en los estatores de las máquinas, debidas a las corrientes parásitas.
Conjunto del polo de campo principal para un motor dc.
¿Qué es clase de aislamiento?
Son sistemas que se implementaron para estandarizar los límites de temperatura del aislamiento de las máquinas.
Estos tienen sus propias características de acuerdo de cual sean, los mismos que especifican la máxima elevación permisible de temperatura para cada tipo de aislamiento.
¿Qué tipos de pérdidas se presentan en una máquina dc?
Las pérdidas que ocurren en las máquinas dc se pueden dividir en cinco categorías básicas:
Pérdidas eléctricas o pérdidas en el cobre.
Pérdidas en las escobillas
Pérdidas en el núcleo
Pérdidas mecánicas
Pérdidas misceláneas o dispersas
Pérdidas eléctricas o pérdidas en el cobre: Las pérdidas en el cobre ocurren en los devanados del inducido y del campo de la máquina.
Pérdidas en las escobillas: Las pérdidas en por caída en las escobillas corresponden a la potencia pérdida a través del contacto potencial en las escobillas de la máquina.
Pérdidas en el núcleo: Las pérdidas en el núcleo son las pérdidas por histéresis y por corrientes parásitas que ocurren en el metal del motor.
Pérdidas mecánicas: Las pérdidas mecánicas en una máquina dc son las pérdidas asociadas a los efectos mecánicos. Son de dos tipos básicamente: rozamiento propio y rozamiento con el aire.
Pérdidas dispersas: las pérdidas dispersas son aquellas que no se pueden clasificar en alguna de las categorías anteriores. Se toman convencionalmente como el 1 % de la plena carga.
Autor:
Kevin Santiago Ríos Jaramillo
Fecha: Cuenca, 04 de febrero de 2011
| Página siguiente |