1.7.EFECTO DE LA REACCIÓN DE ARMADURA SOBRE EL FLUJO DEL CAMPO. En las máquinas de rotación, los voltaje se generan en los devanados o en los grupos de bobinas al girar estos devanados de manera mecánica a través de un campo magnético, al girar mecánicamente un campo magnético por el devanado o al diseñar el circuito magnético de manera que la regulación varié con la rotación del rotor. Al conjunto de dichas bobinas conectadas entre sí, comúnmente se le denomina devanado de armadura inducido. En las máquinas de corriente alterna, como son las máquinas de inducción o síncronas, el devanado de armadura o inducido se encuentra en la posición estacionaria del motor conocido como el estator, en cuyo caso a estos devanados también se les denomina devanado estatórico. Dentro de una máquina de corriente directa, el devanado de armadura o inducido se encuentra en el miembro que gira, denominado rotor. Como se analizara, el devanado de armadura o inducido de una máquina de corriente directa consiste en varias bobinas conectadas entre sí para formar una curva cerrada. En la mayoría de las máquinas de rotación, el estator y el rotor se fabrican de acero eléctrico, y los devanados se instalan en ranuras en ranuras elaboradas en dichas estructuras. El flujo de variación temporal que está presente en las estructuras de los devanados de estas máquinas tiende a inducir las corrientes, conocidas como corrientes de Eddy, en el acero eléctrico. Las corrientes de Eddy pueden ser una enorme fuente de perdida en dichas máquinas, además pueden reducir de manera significativa el funcionamiento de la maquinaria. Con el fin de minimizar los efectos de las corrientes de Eddy, la estructura del devanado generalmente se fabrica a partir de delgas laminadas de acero electrolítico aisladas entre sí. En algunas máquinas, como las quinas de regulación variable y los motores de pasos, no existen devanados en el rotor. El funcionamiento de estas máquinas depende de que no sea uniforme la regulación del entrehierro que se asocia con las variaciones en la posición del rotor, en conjunto con las corrientes de variación temporal que se aplican a sus devanados estatóricos.
En dichas máquinas, tanto el estator como las estructuras del rotor están sujetos al flujo magnético variante en el tiempo y, como consecuenc ia, ambos requieren de estas laminas para reducir las pérdidas debidas a las corrientes de Eddy.
Máquinas con entrehierro uniformes En las figuras que estarán a continuación se ilustra una bobina de paso con N número de vueltas en una estructura de alta permeabilidad magnética (µ tiende ∞), con un rotor cilíndrico concéntrico. la fmm del entrehierro F ag que se presenta en esta configuración se muestra graficada en contra del Angulo Ø a. La distribución de la fmm en el entrehierro es integral de línea de H ag a través del entrehierro.
Campo magnético producido por la corriente de armadura Cuando los conductores del inducido o armadura son recorridos por una corriente eléctrica, producen un campo magnético La dirección de este campo transversal de reacción adquiere la misma dirección que el eje de las escobillas, con lo que resulta ser perpendicular al campo principal producido por los polos inductores.
Los efectos del flujo de armadura sobre el flujo de campo El campo transversal debido a la reacción del inducido o armadura se suma vectorialmente al principal, dando como fruto un campo magnético resultante que queda desviado de la posición original.
Esta desviación del campo inductor produce una serie de problemas cuando las escobillas conmutan de una delga a otra en el colector, dando como resultado chispas que perjudican notablemente el funcionamiento de la máquina.
Los efectos del flujo de armadura sobre el flujo de campo producen consecuencias que intervienen en el funcionamiento de la maquina como:
Disminuye el valor global del campo magnético de la máquina. Disminuye la FEM en la carga Disminuye indirectamente el rendimiento Crea peligro de chispas en el colector Aumenta las dificultades para realizar una buena conmutación. Aumento considerable de las pérdidas en el hierro al existir una mayor densidad de flujo. Desplazamiento del “plano o línea neutra” (plano en el que se anula el
campo)
Corrección del efecto de Reacción de la Armadura Mover el mecanismo que sujetan las escobillas con el fin de hallar el punto neutro Modificar los extremos en los polos de campo, fin bajar los flujos en los extremos Agregar interpolos o polos de conmutación Agregar polos de compensación Se denomina reacción de la armadura a un fenómeno magnético presente en alternadores trifásicos, y que consiste en la modificación del campo magnético existente entre el rotor y el estator de dicho alternador, dependiendo de cómo sea la carga que tiene que mantener dicha máquina eléctrica. A similitud de lo que ocurre en generadores de Corriente Continua, estando el alternador de una máquina de C.A. en vacío, el único f lujo presente es el del campo magnético inductor. Pero al cargarse al alternador la corriente inducida que recorre a los conductores (Generalmente ubicados en el estator) también crean un campo magnético giratorio al cual el rotor debe vencer para que el rotor gire y el alternador entregue energía a la red. Si la carga es óhmica, la composición de ambos campos (Inductor e inducido) son concordantes entre las líneas activas del estator y los polos del rotor. El campo inducido tiende a deformar al campo inductor principal de la rueda polar aumentándolo en los extremos polares posteriores y disminuyéndolo en los extremos polares anteriores, en relación al sentido de giro. El resultado es que con carga óhmica el flujo principal resulta disminuido y deformado por este fenómeno magnético al que se llama reacción de la armadura, y puede decirse que con este tipo de carga, la rueda polar es "tirada hacia atrás", manifestándose así el par resistente o frenante, proporcional a la carga que debe vencer la máquina de impulso del alternador. En caso de considerarse al alternador con una carga (teórica) puramente inductiva, los máximos valores de f.e.m. inducida en los conductores del estator seguirán en consecuencia con el eje de simetría de las piezas polares, mientras que sus respectivas corrientes inducidas se encontrarán retrasadas en 90º eléctricos, por lo que corresponderá una disposición de campos en la cual las corrientes inducidas están atrasadas 90º en relación a su antigua ubicación para carga óhmica. Por ende, se puede determinar como conclusión que el fenómeno de la reacción de la armadura para carga inductiva pura tiene consecuencias totalmente desmagnetizantes, lo que establece la imposibilidad práctica del funcionamiento del alternador en esa condición de carga.
Una corriente circula por la armadura de la maquina generando un flujo magnético (φa) . Este flujo m agnético se suma al flujo magnético producido por el campo, produciendo un efecto de distorsión. Por la reacción de armadura cambia la distribución del flujo magnético en el entrehierro existiendo zonas donde la resultante de flujo es de mayor (φ total=φa + φc) magnitud que la del flujo de campo y otras zonas en el que el flujo es
notoriamente menor Cabe destacar que las zonas donde la magnitud de flujo es mayor, hace que el núcleo se sature generando perdidas en el fierro por calor, corrientes parasitas, e tc.
