La máquina de Corriente Directa

Principios de las Máquinas Eléctricas

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. Función del colector o conmutador en el motor de C.D.

Partes de una Máquina de CD

A. Estator Formado por una corona de material ferromagnético denominada culata o yugo en cuyo interior, regularmente distribuidos y en número par, van dispuestos unos salientes radiales con una expansión en su extremo, denominados polos, sujetos por tornillos a la culata. Rodeando los polos, se hallan unas bobinas de hilo, o pletina de cobre aislado, cuya misión es, al ser alimentadas por corriente continua, crear el magnético inductor de la máquina, el cual presentará alternativamente polaridades norte y sur. Salvo las máquinas de potencia reducida, en general de menos de 1 kW, encontramos también en el estator, alternando los polos antes citados, otros llamados polos de conmutación. 1) Partes del estator Yugo.- Es necesario para cerrar el circuito magnético de la máquina. Generalmente está constituido de hierro fundido o de acero. Polos.- Están fabricados de acero al silicio laminado. Las láminas del polo no están aislados entre si debido A que el flujo principal no varía con el tiempo. Bobinas de Campo.- Están arrollados sobre los polos, el material empleado es el cobre, ya que tiene menor resistividad y por lo tanto menos pérdidas (i²R) Interpolos.- Están fabricadas de láminas de acero al silicio y llevan un arrollamiento de alambre grueso. La finalidad de los interpolos es evitar chispas en el colector cuando se cortocircuitan las delgas del colector o conmutador, es decir durante el proceso de conmutación. B. Rotor Formado por una columna de material ferromagnético, a base de chapas de hierro, aisladas unas de las otras por una capa de barniz o de óxido. La corona de chapa magnética presenta en su superficie externa un ranurado donde se aloja el devanado inducido de la máquina. Este devanado está constituido por bobinas de hilo o de pletina de cobre convenientemente aislados, cerrado sobre sí mismo al conectar el final de la última bobina con el principio de la primera. 2) Partes del rotor Núcleo de la armadura.- Está constituido por láminas de acero silicio de sección circular. La circunferencia de ranurado para que puedan alojarse los conductores de arrollamiento de armadura. Los conductores y las ranuras generalmente van Paralelos el eje pero en otros casos son oblicuos. El hierro de la armadura debe estar laminado y las Chapas aisladas entre sí de otra manera el flujo del polo, induce una f.e.m. En el hierro (como lo hace en los conductores) que producirá elevadas corrientes parásitas y las correspondientes pérdidas (i²R) en la superficie del hierro. La laminación del núcleo aumenta la resistencia de los caminos de las corrientes parásitas y reduce la magnitud de las corrientes. Bobina de Armadura.- Existen 2 tipos de bobinados de armadura las cuales son: el imbricado y el ondulado.

Tipos de Pérdidas en Máquinas de CD

Pérdidas Eléctricas

. Se presenta una pequeña pérdida de voltaje originada por una resistencia en el circuito de armadura, y que se reparte en los siguientes elementos:
• Embobinado de armadura.
• Conmutador.
• Superficie de contacto conmutador-escobillas.
• Escobillas.
• Embobinado interpolar.
• Embobinado de excitación en serie (para máquinas serie y compuestas).

Pérdidas Mecánicas

Las pérdidas mecánicas se deben a dos factores: La fricción y la ventilación.
La fricción se presenta en los apoyos de la flecha (o cojinetes) y en la superficie de contacto conmutador-escobillas. En los apoyos tiene un valor relativamente alto cuando son de tipo chumacera, en cambio adquiere valores reducidos si son de tipo rodamientos. En el conmutador no es fácil reducir la fricción, ya que ahí se requiere un buen contacto que no acarree más pérdidas de las necesarias en la resistencia del circuito de armadura. Pequeñas inclusiones de grafito en las escobillas logran una lubricación adecuada sin impedir un buen contacto.
El parámetro que servirá para evaluar las pérdidas será el par de fricción, cuyo sentido es siempre, opuesto a la dirección de rotación. Generalmente se trata de fricción viscosa debido a la lubricación, y por tanto el par de fricción es una función de la velocidad.
Las pérdidas por ventilación se presentan en aquellas maquinas que tienen un ventilador interno para ayudar al enfriamiento. También se evalúan por su par de oposición y éste es función de la velocidad.

Pérdidas Magnéticas

Las pérdidas magnéticas también se manifiestan por un par en oposición al sentido de rotación y tienen dos componentes que son la histéresis y las corrientes parásitas.

Pérdidas Rotacionales

Tanto las pérdidas mecánicas como las magnéticas se manifiestan como pares de oposición al movimiento y solo cuando hay rotación. Por estas razones, las agruparemos con el nombre de pérdidas rotacionales Tr.