[Escriba el título del documento] Capítulo N° 1 Introducción La corrien corriente te continua continua presen presenta ta grandes grandes ventaja ventajas, s, entre entre las ue destaca su capacidad para ser almacenada de una !orma sencilla" Esto, junto a una serie de características características peculiares peculiares de los motores motores de corriente corriente continua, #ace ue e$istan diversas instalaciones ue trabajan bas%ndose en la corriente continua"
Los generadores de corriente continua son las mismas m%uinas ue trans!orman la energía mec%nica en el&ctrica" No e$iste di!erencia real entre un generador ' un motor, a e$cepción del sentido de (ujo de potencia"
La m%ui m%uina na de cor corrien riente te cont contin inua ua #a sido sido
una una de las m%s m%s
vers%tiles en la industria" )u !%cil control de posición, par ' velocidad la #an #an conv convert ertido ido en una una de las las mejor mejores es opcio opcione nes s en aplic aplicaci acion ones es de contr control ol ' autom automati ati*a *ació ción n de proce procesos sos,, aun aunue ue con la llega llegada da de la electrónica su uso #a disminuido en gran parte, pues las m%uinas de corriente alterna,
pueden ser controladas de igual !orma a precios m%s
accesibles para el consumidor medio de la industria" No obstante, las mau mauin inas as de cor corrien riente te cont contin inua ua se sigu siguen en util utili* i*an ando do en muc# muc#as as aplicaciones de potencia +trenes ' tranvías o de precisión +m%uinas, micro motores, etc"
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Capítulo N° . /bjetivos El objetivo de esta monogra!ía es proporcionar al estudiante de ingeniería mec%nica el&ctrica una in!ormación clara acerca de las m%uinas de corriente contínua, tales como
sus
descripciones
generales ' sus características principales, siendo este trabajo de sencilla comprensión, adem%s de servir como material de apo'o en asignaturas propias de la carrera, obteniendo un recurso m%s en su biblioteca de consulta"
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Capítulo N° 0 La mplidina La mplidina es un generador de corriente contínua, en la cual una peue2a cantidad de corriente suministrada a un campo de control sirve para controlar la salida del generador ' la respuesta es casi proporcional a la entrada del campo de control" La amplidina es un ampli3cador de corriente continua ue puede suministrar grandes cantidades de corriente" El ampli3cador !unciona sobre el principio de la reacción de la armadura" En la 3g" 1"4, NN ' )) son los polos convencionales norte ' sur de un generador de corriente contínua, con cavidades centrales" 55 son las escobillas usuales colocadas en %ngulos rectos a los ejes polares de NN ' ))" 6n devanado de control CC de baja capacidad, ui*% apenas de 177 8, est% devanado sobre los polos de campo" En la 3gura, por sencille*, se muestra el devanado de control en un solo polo" Las escobillas 55 est%n en corto circuito, por lo cual una peue2a !uer*a magnetomotri* +!mm de e$citación en el campo de control produce una corriente de corto circuito a lo largo del eje de las escobillas 55" Esta intensa corriente de corto circuito produce un intenso (ujo de reacción de la armadura a lo largo del eje de las escobillas 55" La armadura ue gira dentro de &ste campo produce un alto voltaje a lo largo del eje de las escobillas 5959" La corriente de trabajo se toma en las escobillas 5959 como se muestra" En la 3gura la corriente de trabajo se ilustra sólo con las cruces ' los puntos ue est%n dentro de los círculos" La corriente de corto circuito se ilustraría con cruces colocadas en los conductores ue [Escriba te$to]
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[Escriba el título del documento] uedan
a
la i*uierda
de las escobillas
55 ' con puntos
en los
conductores ue est%n a la derec#a de ellas"
:ig" 1"4 mplidina 6na peue2a corriente e$istente en el devanado de control produce alto voltaje ' corriente, como resultado de la intensa corriente de corto circuito en las escobillas 55" -ara ue las escobillas conductores
5959 no pongan en corto circuito a los
ue cortan el (ujo de los polos NN ' )), se le #acen
cavidades a esos polos" dem%s, la corriente de carga procedente de las escobillas 5959 produce una !mm de reacción de armadura en oposición al (ujo 99 producido por el campo de control CC" )i se deja sin compensación esta !mm, el (ujo 99 ' la salida de la m%uina 'a no se determinaría por completo por el campo de control" -or ello, se utili*a un campo de compensación ::9 en serie con la armadura, el cual neutrali*a la !mm de reacción de armadura ue produce la corriente de trabajo" -ara sencille* de la ilustración, el campo de compensación se muestra sobre un solo polo de campo" [Escriba te$to]
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Estas m%uinas especiales de corriente directa, son usualmente empleadas para 3nes de control u algunas otras aplicaciones en las ue se reuiere obtener un control deseado para tal 3n de su aplicación" Las aplicaciones m%s comunes ue tienen estas m%uinas por su !unción se encuentran especí3camente en servomecanismos" La posibilidad de colocar dos juegos de escobillas en una m%uina de corriente continua, una en el eje d ' otra en el eje permite el estudio ' !abricación de algunas m%uinas especiales" Estas m%uinas se pueden utili*ar como transductores o servomecanismo en los procesos de control"
d" La !amilia de m%uinas con doble juego de escobillas se denomina las metadinas o metadinamos" El pre3jo griego meta? indica algo ue va m%s all% ' por lo tanto las metadinas o metadinamos son algo m%s ue dinamos o generadores convencionales de corriente contin@a" 4e la !amilia de las metadinas se estudiaran en esta sección dos representantes a manera de ejemplo, el primero ser% la metadina trans!ormador ue permite convertir una tensión constante en una corriente constante ' el segundo ejemplo ser% la amplidina o ampli3cador rotativo, mu' utili*ada #asta #ace unos a2os como e$citatri* de las m%uinas sincrónicas, debido a su elevada ganancia ' gran velocidad de respuesta" La metadina trans!ormador es un m%uina de campo cru*ado +d, ue no posee devanados en el estator" En la 3gura 17A se muestra un diagrama de la m%uina en consideración"
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Las ecuaciones ue rigen el comportamiento de esta metadina son
"""I
Como la m%uina es totalmente sim&trica en el eje d ' en el eje ' se asume un acoplamiento per!ecto, es decir, se desprecia el (ujo de dispersión DII
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En r&gimen permanente ' de acuerdo con las ecuaciones I ' II se obtiene
DIII
)i se alimenta el eje d con una !uente de tensión ' se coloca una carga resistiva en el eje se obtienen las siguientes liga*ones
DI )ustitu'endo las condiciones I en el sistema de ecuaciones III se obtiene despu&s de algunas manipulaciones algebraicas
D
)i la resistencia F de los devanados d ' es mu' peue2a, se puede despreciar las caídas resistivas en estos devanados DI
4e la ecuación G"AH se puede despejar la corriente I
DII
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La ecuación II indica ue si se desprecian las caídas en las resistencias de los devanados de armadura, la metadina trans!ormador convierte la tensión aplicada en el eje d en una corriente constante en el eje " La corriente del eje cuadratura depende sólo de la velocidad de la m%uina" La amplidina posee un devanado de compensación de la reacción de armadura ue se dise2a para reducir el valor de las inductancias propias ' mutuas" 4e esta !orma se incrementa la velocidad de respuesta en los procesos transitorios" La ganancia de corriente de armadura a tensión de campo tambi&n es mu' grande en las amplidinas" La con3guración típica de una amplidina se ilustra en la 3gura in!erior" Las ecuaciones de tensión para una amplidina son
DIII
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-ara la amplidina ue se est% anali*ando se cumple
)ustitu'endo las condiciones IJ en el sistema de ecuaciones se obtiene
La amplidina se dise2a de tal !orma ue
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[Escriba el título del documento] Con las condiciones JI el sistema J ueda
En r&gimen permanente el operador p tiende a cero ' se obtiene
DIJ
DJ
4e las ecuaciones JIII ' JI se puede observar ue a velocidades altas la ganancia K> aumenta considerablemente" Es importante destacar ue la velocidad de respuesta a una perturbación es mu' alta 'a ue las @nicas inductancias involucradas son las de campo ' la de armadura del eje d, 'a ue las otras inductancias #an sido eliminadas mediante el dise2o apropiado de la bobina de compensación de la reacción de armadura" -or estas ra*ones la amplidina se utili*ó !recuentemente como e$citatri* de las m%uinas sincrónicas, pero en la actualidad #a perdido vigencia debido a las e$citatrices est%ticas basadas en puentes recti3cadores controlados" [Escriba te$to]
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