Constitución de una Máquina DC

Conceptos Básicos

En general se entiende por maquina eléctrica a todo aparato que transforma la energía eléctrica en cualquier tipo de energía o viceversa. También se incluye dentro de este concepto a aquellos dispositivos que conservan la energía eléctrica, transformando únicamente sus características.

En función de esta definición las maquinas eléctricas se clasifican en:

1.- Generadores:

Transforman cualquier clase de energía mecánica en energía eléctrica.

2.- Receptores:

La energía que reciben en cualquier tipo de energía mecánica (motores).

3.- Transformadores:

Convierten energía eléctrica de C.A de un nivel de voltaje dado, en energía eléctrica de C.A en otro nivel de voltaje.

"Los generadores y los receptores son maquinas dinámicas rotativas mientras que los transformadores son maquinas estáticas".

Máquina Eléctrica de Corriente continua

Se denomina maquina eléctrica de corriente continua al convertidor electromecánico rotativo que en virtud de los fenómenos de inducción y de par electromagnético transforma la energía eléctrica continua en energía mecánica (motor de corriente continua) o viceversa, la energía mecánica en energía eléctrica de corriente continua (generador de corriente continua).

Constitución de las Maquinas Eléctricas de C.C.

Desde el punto de vista electromagnético, está compuesto por:

• Un circuito magnético: Núcleos y Entrehierros

• Dos Circuitos Electicos: Inductor e Inducido.

Desde el punto de vista mecánico está compuesta por un parte fija llamada estator y otra móvil llamada rotor.

Tanto el rotor como el estator están formados por un núcleo cilíndrico en forma toroidal de chapa magnético. El entrehierro es el espacio de aire que existe entre rotor y estator.

• Estator

Está formado por la culata que pertenece al circuito magnético inductor y que ejerce la función de soporte mecánico del conjunto. En el interior de la culata esta los polos, sobre los cuales se coloca el devanado inductor con la misión de, al ser alimentado por corriente continua creara un campo magnético en la maquina mostrando un Norte y un Sur.

• Rotor

El rotor está formado por el inducido y por el colector de delgas. La corona presenta una ranura donde va alojado el devanado inducido.

El colector de delgas es un dispositivo al que van a parar los conductores del inducido. Se divide en partes aisladas unas de otras denominadas delgas o laminas y sirve para recoger y conmutar la corriente.

Sobre el colector se apoyan las escobillas que son las piezas por donde entra y sale la corriente y aseguran el contacto eléctrico entre una parte fija y una parte móvil. Estas al tener poca presión nos aseguran un mal contacto y como consecuencia se quema el colector, en cambio si tenemos mucha presión origina desgaste del colector y un recalentamiento de la maquina. La presión que se les suele dar está entre los 100 y 150 gr/cm2 de contacto.

• Inducido

Es el núcleo magnético cuya forma es la de un cilindro constituido por una serie de chapas de hierro aisladas entre sí para evitar las corrientes de Foucault. En la superficie latera lleva unas ranuras en donde se alojan las bobinas que constituyen el circuito inducido.

• Inductor

Está constituido por el núcleo magnético, el expansionamiento polar que es la parte del núcleo que esta frente al inducido y la culata o carcasa que es la que cierra el circuito magnético.

• Devanados

Se denominan así a los arrollamientos de inductor e inducido. Se lo realiza de cobre en forma de hilo, también se emplea el aluminio pero su aplicación es casi exclusiva de los rotores de ardilla de los motores asíncronos.

La máquina de corriente continúa como motor

El motor de corriente continua es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica, principalmente mediante el movimiento rotatorio. En la actualidad existen nuevas aplicaciones con motores eléctricos que no producen movimiento rotatorio, sino que con algunas modificaciones, ejercen tracción sobre un riel. Estos motores se conocen como motores lineales

Zonas neutras:

Puntos del inducido en los que el campo es nulo.

Esta máquina de corriente continua es una de las más versátiles en la industria. Su fácil control de posición, par y velocidad la han convertido en una de las mejores opciones en aplicaciones de control y automatización de procesos.

La principal característica del motor de corriente continua es la posibilidad de regular la velocidad desde vacío a plena carga. Una máquina de corriente continua (generador o motor) se compone principalmente de dos partes, un estator que da soporte mecánico al aparato y tiene un hueco en el centro generalmente de forma cilíndrica. En el estator además se encuentran los polos, que pueden ser de imanes permanentes o devanados con hilo de cobre sobre núcleo de hierro. El rotor es generalmente de forma cilíndrica, también devanado y con núcleo, al que llega la corriente mediante dos escobillas.

Constitución de un motor de corriente continua

Los motores de corriente continua están formados generalmente por las siguientes partes:

• Inductor o estator (Arrollamiento de excitación): Es un electroimán formado por un número par de polos. Las bobinas que los arrollan son las encargadas de producir el campo inductor al circular por ellas la corriente de excitación.

• Inducido o rotor (Arrollamiento de inducido): Es una pieza giratoria formada por un núcleo magnético alrededor del cual va el devanado de inducido, sobre el que actúa el campo magnético.

• Colector de delgas: Es un anillo de láminas de cobre llamadas delgas, dispuesto sobre el eje del rotor que sirve para conectar las bobinas del inducido con el circuito exterior a través de las escobillas. +

• Escobillas: Son unas piezas de grafito que se colocan sobre el colector de delgas, permitiendo la unión eléctrica de las delgas con los bornes de conexión del inducido.

Al girar el rotor, las escobillas van rozando con las delgas, conectando la bobina de inducido correspondiente a cada par de delgas con el circuito exterior.

Tipos de motores de corriente continua

Los motores de corriente continua se clasifican de la siguiente manera:

Las máquinas de c.c. (dínamos y motores), se bobinan en dos capas.

Condiciones para los bobinados inducidos de corriente continua

Se construyen en tambor y por lo general de dos capas, debiéndose cumplir las siguientes condiciones:

• Serán cerrados.

• Las f.ems., generadas en los diferentes circuitos paralelos, serán iguales.

• Las resistencias óhmicas de los diferentes circuitos paralelos han de ser iguales.

• Por tanto, las bobinas serán exactamente iguales en longitud y número de espiras

Número de bobinas

En los bobinados de dos capas, el número de bobinas es igual al de ranuras.

Secciones inducidas

Las secciones inducidas pueden estar formadas por una sola espira, o varias en serie, pero únicamente dispone de dos a) Representación circular del esquema de bobinado de una dinamo extremos libres. Así una bobina que tenga dos extremos libres, tendrá una sección inducida, si tiene cuatro extremos, tendrá dos secciones, si tiene seis extremos, tendrá tres secciones, etc.

El número de secciones inducidas de un bobinado será, I (S=B.U) donde:

• S es el número de secciones inducidas del bobinado.

• B es el número de bobinas del bobinado.

• U es el numero de secciones inducidas por bobina

Número de reglas

A cada sección inducida corresponde un principio y un final pero como a cada delga del colector se conecta a un principio y un final, se puede decir que el número de delgas es igual al de secciones inducidas.

Paso de ranuras

Es el número de ranuras que debe avanzar el otro lado activo da la bobina para introducirla en la ranura, se le designa paso Yk.

Clases de Bobinados en Corriente Continua

BOBINADOS IMBRICADOS MÚLTIPLES

Para que una máquina de c.c.. Funcione correctamente, es preciso que la intensidad por rama del bobinado no exceda de 400 a 500 amperios. Las máquinas de gran potencia con tensiones reducidas y elevada intensidad, obligan a hacer bobinados imbricados múltiples para cumplir esta condición.

La diferencia física fundamental entre un bobinado simple y uno múltiple radica en que; en el simple se recorren todas sus secciones inducidas al dar una vuelta al bobinado, para hacerlo en el múltiple, es necesario dar más de una vuelta.

Los bobinados múltiples se denominan en función del número de vueltas que es necesario dar a la armadura para recorrer todas sus secciones, así serán dobles para dos vueltas, triples para tres, etc.

Prácticamente el único bobinado empleado, es el doble, por ello será el que estudiemos.

CONEXIONES EQUIPOTENCIALES

Además las conexiones equipotenciales de primera clase que ya conocemos y que habrá que poner en un número igual al de ranuras de la máquina, o lo que es igual, como si se nácara de un bobinado imbricado simple. Es necesario poner conexiones equipotenciales de segunda clase, que unan entre sí a los dos bobinados independientes.

Bibliografía

[1] http://inspeccionumvi10.iespana.es/ind11844.PDF

[2]http://www.monografias.com/trabajos82/maquina-corriente-continua-como-motor/maquina-corriente-continua-como-motor

[3]http://www.monografias.com/trabajos82/constitucion-as-maqunas-electricas-corriente-continua/constitucion-as-maqunas-electricas-corriente-continua2

[4]http://html.rincondelvago.com/maquinas-de-corriente-continua_1.html

Autor:

Iván Cordero M.