U2, 1a Parte - Máquinas de CD

Máquinas Eléctricas
UNIDAD 2
LA MÁQUINA DE CORRIENTE CONTINUA Y GENERADORES DE CORRIENTE DIRECTA
OBJETIVO:
Analizar y describir la máquina de corriente directa, así como el estudio de los

generadores de CC.
Generalidades en máquinas de corriente directa

https://www.youtube.com/watch?v=cyB9QgZbJeA
Las máquinas de corriente continua de potencia fraccionaria y subfraccionaria

inicialmente fueron usados, en su mayor parte, sólo donde no se disponía de corriente
alterna, representando solamente una reducida parte de los pequeños motores industriales.
Pero recientemente, el uso de los motores de corriente continua se ha extendido debido en
parte por la creciente demanda de automatismo en los sistemas de regulación de la velocidad,
y en parte a la disponibilidad de rectificadores de silicio a bajo costo. Actualmente, la
mayoría de los motores de corriente continua de potencia fraccionaria funcionan sobre
corriente de alimentación rectificada; los de potencia subfraccionaria, en gran porción,
funcionan alimentados directamente por baterías, especialmente los motores de imán
permanente.
Debe ser puesto de manifiesto que, con los motores de corriente continua, a menos
de utilizar alguna clase de medios de regulación, no puede contarse con un funcionamiento a
una velocidad tan próxima de la velocidad nominal a plena carga, como en el caso de los
motores de corriente alterna. A plena carga, los motores de inducción monofásicos de
1
Dr. Ignacio Chávez Arcega
potencia fraccionaria en general funcionan a menos de 2 % de su velocidad nominal,

mientras que la variación de velocidad de motores similares de corriente continua puede ser
de 75% en más o menos de su velocidad nominal.
Características Físicas
La máquina de CD, es una máquina eléctrica que transforma la energía eléctrica de

CD en energía mecánica rotatoria, y viceversa. Básicamente está formada por un rotor que
contiene el devanado inducido y un estator donde se instala el devanado inductor, el rotor
o armadura se construye de láminas de material ferromagnético (hierro o acero) aislados
unas de otras de una capa de barniz o de papel aislante, el estator está formado por una
carcasa construida en muchas ocasiones de una sola pieza sobre la que se colocan los núcleos
polares. Éstos últimos son laminados como la armadura y a su alrededor se instalan las
láminas inductoras.
Sobre el eje de la armadura se instala el colector que esxxtá compuesto por delgas
de cobre aislados entre sí sobre las cuales se suelda la terminal del devanado de armadura.
La misión del colector es dar paso a la corriente que alimenta al inducido desde las escobillas
y la conectan al circuito exterior.
Las escobillas construidas de cobre o de carbón se instalan en los portaescobillas

cuyo objeto es soportarlas y mantenerlas en la posición adecuada sobre el colector. Los
portaescobillas se montan a su vez en un puente que permite cambiar la posición de las
escobillas adaptándose a las condiciones de la operación del motor.
Las bobinas de campo que se colocan en los núcleos polares son construidas con
diferentes características.
La forma en cómo se conectan las bobinas del campo con las bobinas de la
armadura, es como define al tipo de generador o motor. Es decir, la interconexión entre los
dos circuitos da origen al nombre del generador o motor: paralelo (shunt), de excitación
independiente o separada, serie y mixto (compound).
Los elementos esenciales de una máquina de corriente directa son:
Estructura inductora. La estructura inductora es necesaria para crear un circuito

magnético para conducir el flujo y sostener las bobinas inductoras. Básicamente el circuito o
estructura magnética consta de un núcleo y de cuerpos polares.
Bobinas inductoras. Las bobinas inductoras pueden consistir en:

1. Bobinas shunt, paralelas o en derivación, bobinadas con muchas espiras de hilo,
conectadas en serie una con la otra.
2. Bobinas serie con pocas espiras de hilo más grueso, las cuales están conectadas en
serie con el inducido y la línea.
3. En algunos casos con un polo auxiliar.
Inducido o elemento giratorio. El inducido es el elemento giratorio, y está constituido

por chapas ranuradas entradas a presión sobre el eje. Las chapas desempeñan la misión de
proporcionar un paso al flujo magnético y de sostener el arrollamiento inducido.
Colector y escobillas. El colector y escobillas se precisan para llevar la corriente al

inducido.
2
Escobillas
Las escobillas tienen la función de transmitir al exterior la energía de CD que se está

generando cuando la máquina de CD funciona como generador. Por el contrario, cuando
funciona como motor, las escobillas desarrollan la función de transmitir desde el exterior el
voltaje aplicado a la armadura.
Guía técnica de escobillas para máquinas eléctricas:

https://www.motronic.es/upfiles/manteniments_img/files/cambio-de-escobillas-
es_5406.pdf
Polos de conmutación. Son utilizados algunas veces en los motores de CD de potencia

fraccionaria para mejorar la conmutación. Un ejemplo de estos polos se muestra en la figura,
estos son pequeños polos auxiliares dispuestos a la mitad del espacio comprendido entre los
polos principales y conectados en serie con el inducido.
El rotor-armadura-inducido, estator-campo-inductor-devanado excitador y algunos

elementos físicos se presentan en la figura.
Podemos mencionar también como características físicas las siguientes:
Placa de datos. La chapa de instrucciones del motor, suministra información relativa

a la capacidad del motor, al voltaje de funcionamiento, a la velocidad de plena carga, a
la temperatura, al consumo de corriente y al tipo o número del bastidor, puede incluir el tipo
de protector térmico, la clasificación por tipo de trabajo, continua o intermitente y el factor
de servicio. A veces se incluye un diagrama de conexión.
3
Temperatura. Existen dos escalas de temperatura: la Fahrenheit y la escala de

Grados Centígrados, está última se utiliza habitualmente para especificar la temperatura
de funcionamiento del motor. El algodón y otros materiales aislantes utilizados en motores
eléctricos, pueden soportar sin perjuicio temperaturas de hasta 90 grados centígrados. La
temperatura normal o ambiente del aire, se supone que es de 40 grados centígrados. Los
motores de aplicaciones generales, se diseñan de tal modo que el aumento de temperatura
no exceda nunca, en condiciones normales, de 40 grados centígrados. Sumando el aumento
de 40 grados centígrados al calor ambiente de 40 grados centígrados, obtenemos,
únicamente, 80 grados centígrados. De este modo la temperatura de funcionamiento normal,
está cerca de 10 grados centígrados por debajo de la temperatura permisible máxima.
4
5
Reacción de inducido
El arrollamiento del inducido tiende a producir un campo magnético paralelo al eje

de las escobillas y perpendicular al eje del campo principal desfasado 90 grados eléctricos
con respecto al flujo principal inductor. Dicho efecto es conocido con la denominación de
reacción del inducido. Dicha reacción del inducido tiene por lo menos los siguientes efectos
perjudiciales:
• Disminuye la fuerza electromotriz con carga: Deforma el campo principal, el

cual de ordinario resulta debilitado en el proceso
• Disminuye indirectamente el rendimiento: Porque se tiene que aumentar la
corriente de excitación para compensar el efecto anterior, y por tanto,
aumenta la potencia en el campo.
• Crea peligro de chispas en el colector.
• Aumenta el peligro para realizar una buena conmutación.
6
7
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:
Polos auxiliares o de conmutación - devanados compensadores - interpolos
Los efectos de la reacción del inducido pueden ser neutralizados mediante el empleo
de arrollamientos de compensación mediante el empleo de polos auxiliares. Eligiendo
adecuadamente el número de espiras del arrollamiento de los polos auxiliares, la fuerza
magnetomotriz de la reacción del inducido puede ser anulada exactamente para todas las
corrientes de carga, puesto que el arrollamiento del polo de conmutación lleva la corriente
del inducido. En la práctica, el arrollamiento de los polos de conmutación o auxiliares está
generalmente previsto un poco mas fuerte con el fin de mejorar la conmutación.
Los arrollamientos de los polos auxiliares de los motores deben estar conectados de
manera que cualquier conductor del inducido pasa por debajo de un polo auxiliar que tiene
la misma polaridad que la del polo principal que acaba de dejar detrás de él. Los
arrollamientos de los polos de conmutación de los generadores están conectados de manera
opuesta.
8
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 escobillas 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.
Para atenuar el efecto desmagnetizante de la reacción de armadura existen algunas

opciones:
1) Desplazamiento de las escobillas: Este mecanismo permite encontrar el lugar de la zona

magnética neutra y resulta muy efectivo para valores constantes de corriente de armadura.
Sin embargo, en la realidad resulta poco práctico ante cargas variables.
2) Modificar la geometría del polo tal que la reluctancia en la zona de los extremos del polo
sea mayor.
9
3) Interpolos o polos de conmutación que se ubican en el punto medio entre los polos en la
cual se le embobinan enrollados conectados en serie con la armadura y producen un flujo
que corrige la asimetría del campo magnético.
4) Bobinas de compensación que se ubican en las caras polares y cuya polaridad está en
oposición a la del devanado de armadura. Estos devanados se conectan en serie con la
armadura de forma que la fmm de ambas sea la misma y la distorsión del campo magnético
sea mínima.
Notas extras:
* El conmutador sirve para rectificar el voltaje inducido y la corriente en la armadura,

ambos son de ca excepto en el caso de máquinas acíclicas u homopolares que operan
sin un conmutador.
* El número de polos usados en una máquina de CD está gobernado por el valor

nominal del voltaje y la corriente de la máquina. Mientras mayor sea el voltaje para
un diámetro dado de la armadura, menor será el número de polos. Hay usualmente,
tantos juegos de escobillas como hay de polos, y el espacio entre juegos de escobillas
adyacentes es el mismo que el existente entre polos adyacentes.
* El neutro eléctrico del motor está desplazado del neutro geométrico en contra de la
dirección de rotación.
* Bajo condiciones de carga, se tiene una fmm debida a la corriente de armadura y a

la dirección, la cual está determinada por la posición de las escobillas.
* Cuando las escobillas están fijas en el neutro geométrico, la fmm de la armadura

está dirigida a lo largo de un eje equidistante entre los polos del campo, llamado
“eje de cuadratura”. El eje magnético del embobinado de campo se llama “eje
directo”.
* El funcionamiento de estado-estable de un generador de CD se describe por su

característica de carga.
* La gráfica del voltaje entre terminales como una función de la corriente a través de
la carga se llama “curva de carga del generador”.
10

U2, 1a Parte - Máquinas de CD

Cargado por

Copyright:

Formatos disponibles

U2, 1a Parte - Máquinas de CD

Cargado por

Información del documento

Descripción original:

Derechos de autor

Formatos disponibles

Compartir este documento

Compartir o incrustar documentos

Opciones para compartir

¿Le pareció útil este documento?

¿Este contenido es inapropiado?

Copyright:

Formatos disponibles

U2, 1a Parte - Máquinas de CD

Cargado por

Copyright:

Formatos disponibles

Máquinas Eléctricas

Analizar y describir la máquina de corriente directa, así como el estudio de los

Generalidades en máquinas de corriente directa

Las máquinas de corriente continua de potencia fraccionaria y subfraccionaria

potencia fraccionaria en general funcionan a menos de 2 % de su velocidad nominal,

La máquina de CD, es una máquina eléctrica que transforma la energía eléctrica de

Las escobillas construidas de cobre o de carbón se instalan en los portaescobillas

Los elementos esenciales de una máquina de corriente directa son:

Estructura inductora. La estructura inductora es necesaria para crear un circuito

Bobinas inductoras. Las bobinas inductoras pueden consistir en:

Inducido o elemento giratorio. El inducido es el elemento giratorio, y está constituido

Colector y escobillas. El colector y escobillas se precisan para llevar la corriente al

Las escobillas tienen la función de transmitir al exterior la energía de CD que se está

Guía técnica de escobillas para máquinas eléctricas:

Polos de conmutación. Son utilizados algunas veces en los motores de CD de potencia

El rotor-armadura-inducido, estator-campo-inductor-devanado excitador y algunos

Podemos mencionar también como características físicas las siguientes:

Placa de datos. La chapa de instrucciones del motor, suministra información relativa

Temperatura. Existen dos escalas de temperatura: la Fahrenheit y la escala de

El arrollamiento del inducido tiende a producir un campo magnético paralelo al eje

• Disminuye la fuerza electromotriz con carga: Deforma el campo principal, el

Polos auxiliares o de conmutación - devanados compensadores - interpolos

Para atenuar el efecto desmagnetizante de la reacción de armadura existen algunas

1) Desplazamiento de las escobillas: Este mecanismo permite encontrar el lugar de la zona

* El conmutador sirve para rectificar el voltaje inducido y la corriente en la armadura,

* El número de polos usados en una máquina de CD está gobernado por el valor

* Bajo condiciones de carga, se tiene una fmm debida a la corriente de armadura y a

* Cuando las escobillas están fijas en el neutro geométrico, la fmm de la armadura

* El funcionamiento de estado-estable de un generador de CD se describe por su

También podría gustarte