Maquina Corriente Continua

MAQUINA DE CORRIENTE CONTINUA 

Tec. de la Electricidad y Servicios  Auxiliares FIQ - UNL

La conversión electromecánica I

e  B l  v 





GENERADOR ELEMENTAL

La conversión electromecánica II

  f    B l  i 





MOTOR  ELEMENTAL

Reversibilidad Las máquinas de CC rotativas son reversibles

Motor

Generador

Pueden funcionar como motor o como generador

Conversión de Energía Eléctrica en Energía Mecánica Conversión de Energía Mecánica en Energía Eléctrica

La máquina de CC: generalidades 









La máquina de CC consta de dos devanados alimentados con CC: uno llamado inductor que está en el estator de la máquina y otro llamado inducido que está en el rotor. En el caso de funcionamiento como motor ambos devanados están alimentados con CC. En el caso de funcionamiento como generador se alimenta con CC el inductor y se obtiene la FEM por el inducido (también continua). Su funcionamiento se basa en la existencia de un mecanismo llamado colector que convierte las magnitudes variables genegeneradas o aplicadas a la máquina máquin a en magnitudes constantes. Se utilizan en tracción eléctrica (tranvías, trenes etc.) y en accioaccionamientos donde se necesita un control preciso pr eciso de la velocidad. Complejo mantenimiento.

Despiece de una máquina de CC 1. Carcasa 2. Núcleo polar 3. Expansión polar (zapata) 4. Nú Núcl cleo eo de dell pol polo o au auxil ilia iarr o de conmutación 5. Expansión del polo auxiliar o de conmutación 6. Núcleo del inducido 7. Arr rrol olla lami mien ento to de in indu duci cido do 8. Arrollamiento de de excitación 9. Arrollamiento de de conmutación 10.. Col 10 olec ecttor 11. 12. Escobillas

1 9

8 2

10 12

3 6 11

5 7

4

Motores de CC Motor de CC para aplicaciones de robótica Pequeños motores de CC e imanes permanentes

Motor de CC de 6000 Kw

Funcionamiento como generador Fuerza externa que hace girar a la es ira

Imanes permanentes o campo magnético creado por una corriente continua

N

N

S

Escobillas

S

Anillos rozantes

Instrumento de medida

La FEM que se obtiene a la salida de la máquina varía en el tiempo ya que esta máquina no dispone de colector

d

Zona  Neutra

e=Blv e= Blv

V



r 



ω

Con la máquina girando a una cierta velocidad V, la fem que se induce es alterna: cambia de signo cada vez que se pasa por debajo de cada polo

E

E

N



2 B l  V  





S

2BlV 

Polos inductores de la máquina 0 -2BlV 

2

El colector

El colector Colector Escobillas

E

N

Colector real

S

2BlV 

0

2

Colector real (N pares de delgas)

f.e.m. del inducido Entre dos escobillas :  Bmed 





t  p  l 

;  e med

  Bmed   l  v 10

8

(V )

Llamando : 2a : ramas en para  p arale lelo lo separados por  p or las las escobillas '

Z : número total de conductores E  emed  

Z'

  Bmed   l  v 

2a Sabiendo que : t p

   

 D 2 p

Z' 2a

; y que : v     r 

10

n 60

8

(V)

; reemplazando

'

E

  n  Z   p

60  a

10

8

(V )

 E   k     n

Cupla de una máquina de CC CUPLA POR ESPIRA

C espira

PAR CREADO POR EL DEVANADO COMPLETO DE LA MÁQUINA

C TOTAL

Z

B l Iespira r

I B l r 2a

a=nº de pares de ramas en paralelo I=Corriente rotor (inducido)

I B l r 2a

P

B

r l

C TOTAL

C TOTAL

K 

I

I= Corriente de inducido

P

Z

2a

I

Reacción del inducido

ZN

b Z’N’

Campo principal (sin circulación de corriente  por el inducido)

Campo transversal (engendrado en el inducido al cargar la máquina)

Campo resultante

Φt

Φt

β

Φ

Φp Φ

Φp

Φt

Φ A

β ΦN Φ

Φp

Reacción de inducido  Al circular corriente corriente por el inducido se va a crear un campo que distorsiona el campo creado por los polos inductores de la máquina Esta distorsión del campo recibe el nombre de reacción de inducido EFECTOS PRODUCIDOS POR LA REACCIÓN DE INDUCIDO

E 2BlV 

N

S FEM con reacción de inducido

DESPLAZAMIENTO LÍNEA NEUTRA 2

0

-2BlV 

Desplazamiento de la “ plano o línea neutra” 

en el que se anula el campo

(plano

Disminución del valor global del campo de la máquina

Desplazamiento Mulukutla S. Sarma: Electric machines

de la “ plano o

línea neutra” 

PROBLEMAS DURANTE LA CONMUTACIÓN

POLOS DE CONMUTACIÓN REDUCCIÓN PAR Y  AUMENTO VELOCIDAD VELOCIDAD

Disminución del valor global del campo de la máquina

C  n



 K   I  U 





 I   R

 K   

Mejora de la conmutación y la reacción del inducido 

P olos de con conmutaci tació ón: anulan el flujo transversal sobre la línea neutra teórica evitando las chispas, pero no evitan la distorsión del campo.

 Ar  A r r olla llami ento nto de compensaci ón: arrollamiento



dentro de ranuras especiales practicadas en las  piezas polares conectado en serie con el inducido. Encarece la máquina.

Formas de excitación 



Imanes permanentes Electroimanes:  Excitación independiente: la corriente que alimenta al devadevanado inductor, procede de una fuente externa. 

 Autoexcitación: la corriente de excitación en este caso proprocede de la propia máquina.   

Excitación Serie: Serie: devanado inductor en serie con el inducido Excitación derivación: derivación: devanado inductor conectado directadirectamente a las escobillas, por tanto, en paralelo con el inducido. Excitación compuesta o mixta: mixta : una bobina en serie y la otra en paralelo.

Excitación Excitaci ón independiente + Ii

A K  G

B q

I s t

H

i

Red auxiliar 

+ -

Excitación en derivación + Ii

q

t A

G

B

s

D Iex

H

C

Excitación en serie + Ii A

B G

H

E

F

Excitación compuesta + I q

t A Ii G

B

s

D Iex

H

C

E

F

Motores empleados:  – Derivación Derivación  – Serie Serie Compuesta adicional  – Compuesta





En todos se emplea un reóstato en serie con el inducido para limitar la corriente de arranque

+ Ii

M

R  A

G

B

L

D

C

Iex H Recordando la ecuación del del motor : U  E c  I i   Ri   K     n  I i  Ri

Regulación de la velocidad n

U  Ii  R i



Según:



La velocidad se puede regular:

K

1. Variando la tensión U 2. Sumando resistencias en serie al inducido 3. Regulando el flujo DISPOSITIVOS ELECTRONICOS