DEFINICION DE MAQUINA ELECTRICA: Es un dispositivo electromagnético, que transforma la energía eléctrica y la energía
mecánica,
utilizando
un
campo
magnético
como
elemento
de
acoplamiento para la transformación de la energía. Según el tipo de transformación de energía las maquinas eléctricas se clasifican en: •
Transformadores:
•
Generadores:
•
Motores:
Clasificación: Desde
el
punto
Mecánico
de
vista
las
maquinas eléctricas se clasifican en: •
Estáticas (Transformadores)
•
Rotativas (Generados y Motores) Desde el punto de vista del tipo de energía eléctrica que transforman se clasifican en:
•
Máquinas de Corriente Continua (Motores y Generadores)
•
Máquinas de Corriente Alterna (Transformadores, Motores y Generadores)
MÁQUINAS DE CORRIENTE CONTINUA Desde el punto de vista constructivo, esta máquina está constituida por dos núcleos de fierro, generalmente laminado, uno fijo (carcasa) y otro que gira (inducido o armadura) .En ambos núcleos van ubicadas bobinas de diferentes configuraciones que crean campos electromagnéticos que interactúan, de modo que se pueda obtener o una tensión generada o bien un torque motriz en el eje, según la maquina trabaje como generador o motor. Las bobinas del rotor, que en este caso para la máquina de corriente continua (CC) se llama inducido o armadura, se definen como aquellas en las que se incluye un voltaje, y las bobinas inductoras ubicadas en el estator, que en este caso para la máquina de C.C se llama carcasa, se define como aquellas que producen el flujo magnético principal en la máquina. En la maquina C.C normal, los embobinados del inducido se localizan en el motor y los embobinados inductores se localizan en el estator (parte fija)
Las máquinas eléctricas de corriente continua se clasifican en: •
Generador: transforman la energía mecánica en energía eléctrica.
•
Motor: Transforma la energía eléctrica en energía mecánica. La máquina de corriente continua se inicia describiendo a partir de sus componentes más significativos.
•
Los elementos básicos son:
•
Inductor
•
Inducido
•
Escobillas
•
Culata o carcasa
•
Entrehierro
•
Cojinetes
•
Las máquinas de
corriente
generador. Las bases de
continua su
pueden
funcionamiento
trabajar como motor o se
cimentan
en
los
siguientes principios (generador electromagnético).
LEYES FUNDAMENTALES •
Todas las máquinas eléctricas, tanto las de corriente continua como las de corriente alterna, funcionan según los mismos principios básicos.
1.-Ley de Inducción de Faraday: El voltaje inducido en un conductor es proporcional a la rapidez de cambio de las líneas de flujo magnético que atraviesan el conductor. •
E = N (dɸ /dt) donde N es el número de conductores, ɸ el flujo magnético y E el voltaje inducido o FEM Fuerza Electromotriz Inducida.
2.-
Ley
de
Ampere:
La
corriente que circula por un conductor produce un campo magnético proporcional que rodea al conductor.
3.-Ley de Lenz: Al existir inducción electromagnética, el voltaje inducido hace que la corriente circule en un circuito cerrado en una dirección que el campo magnético originado por esta corriente se oponga a la causa que la produce.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO •
El principio de funcionamiento de los motores eléctricos de corriente directa o continua se basa en la repulsión que ejercen los polos magnéticos de un imán permanente cuando, de acuerdo con la Ley de Lorentz, interactúan con los polos magnéticos de un electroimán que se encuentra montado en un eje. Este electroimán se denomina “rotor” y su eje le permite girar libremente entre los polos magnéticos norte y sur del imán permanente situado dentro de
la
carcasa
o
cuerpo
del
motor.
Cuando la corriente eléctrica circula por la bobina de este electroimán giratorio, el campo electromagnético que se genera interactúa con el campo magnético del imán permanente. Si los polos del imán permanente y del electroimán giratorio coinciden, se produce un rechazo y un torque magnético o par de fuerza que provoca que el rotor rompa la inercia y comience a girar sobre su eje en el mismo sentido de las manecillas del reloj en unos casos, o en sentido contrario, de acuerdo con la forma que se encuentre conectada al circuito la pila o la batería.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS ROTATIVAS: Su estructura básica es una espira de conductor que gira dentro de un campo magnético. El giro de la espira produce una FEM (Fuerza Electromotriz Inducida) que es un voltaje en forma senoidal, es decir un voltaje de corriente alterna. Este es el principio de funcionamiento de un GENERADOR.
La aplicación de un voltaje a la espira
hace
que
circule
una
corriente, que al interactuar con el campo magnético, hace que la espira gire. Este es el principio de funcionamiento de un MOTOR.
ASPECTOS CONSTRUCTIVOS DE MÁQUINAS DE C.C. ESTATOR El estator puede estar formado por un núcleo macizo o laminado. No obstante, no necesita ser laminado debido a que el flujo magnético es constante en él, y por lo tanto, las pérdidas por efecto Focault son nulas. Por otra parte, el flujo necesario en el entrehierro se logra distribuir en forma aproximadamente uniforme mediante las denominadas piezas polares, cabezas polares, caras polares o, simplemente polos, en los cuales se ubica el enrollado de campo o excitación de la máquina. En motores pequeños, las piezas polares pueden ser un imán permanente (sin enrollado de campo).
ROTOR •
El rotor está formado por un núcleo de fierro laminado (pues cada punto del rotor es atravesado por un flujo alterno, por la frecuencia de la rotación, produciéndose pérdidas de histéresis y de Foucault). El enrollado rotórico o enrollado de armadura está formado por bobinas que se ubican en ductos o ranuras practicadas en la laminación.
•
Los terminales de las bobinas se conectan a las delgas, ubicadas en un tambor, que forman el colector, donde hacen contacto rozante las escobillas o
carbones fijas al estator, permitiendo así la entrada o salida de corriente al enrollado de armadura.
PARTES QUE INTEGRAN UN MOTOR COMÚN DE CORRIENTE DIRECTA Carcasa metálica o cuerpo del motor. Aloja en su interior, de forma fija, dos imanes permanentes con forma de semicírculo, con sus correspondientes polos norte y sur.
Rotor o parte giratoria del motor. Se compone de una estructura metálica formada por un conjunto de chapas o láminas de acero al silicio, troqueladas con forma circular y montadas en un mismo eje con sus correspondientes bobinas de alambre de cobre, que lo convierten en un electroimán giratorio. Por norma general el rotor de la mayoría de los pequeños motores de C.D. se compone de tres enrollados o bobinas que crean tres polos magnéticos. Los extremos de cada una de esas bobinas se encuentran conectados a diferentes segmentos del colector.
Colector o conmutador. Situado en uno de los extremos del eje del rotor, se compone de un anillo deslizante seccionado en dos o más segmentos. Generalmente el colector de los pequeños motores comunes de C.D. se divide en tres segmentos. Escobillas. Representan dos contactos que pueden ser metálicos en unos casos, o compuesto por dos piezas de carbón en otros. Las escobillas constituyen
contactos eléctricos que se deslizan por encima de los segmentos del colector mientras estos giran. Su misión es suministrar a la bobina o bobinas del rotor a través del colector, la corriente eléctrica directa necesaria para energizar el electroimán. En los pequeños motores las escobillas normalmente se componen de dos piezas o flejes metálicos que se encuentran fijos en la tapa que cierra la carcasa o cuerpo del motor. Tapa de la carcasa .Es la tapa que se emplea para cerrar uno de los extremos del cuerpo o carcasa del motor. En su cara interna se encuentran situadas las escobillas de forma fija. El motor de esta foto utiliza en función de escobillas dos flejes metálicos.
