Motor Y Generador Cc.pptx

MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA Y GENERADOR DE CORRIENTE DIRECTA

MAQUINAS ELECTRICAS ROTATIVAS DE C.C.

Las máquinas eléctricas de c.c. se definen como un convertidor electromecánico rotativo basado en los fenómenos de inducción y de par electromagnético, que transforma la energía mecánica en electricidad, bajo los efectos de una corriente continua (generador), o viceversa, la energía continua, en energía mecánica (motor).  Los motores y generadores son máquinas electro-magnético-mecánicas en la industria, en el campo, en el comercio y en el hogar, las cuales utilizan el campo magnético como medio de acoplamiento para la conversión de la energía eléctrica en mecánica y viceversa.

Las máquinas eléctricas rotativas Se construyen combinando circuitos eléctricos con magnéticos y partes estáticas con partes en movimiento. Los principios de funcionamiento de estos dispositivos están basados en la inducción electromagnética y en la fuerza que desarrollan los conductores eléctricos cuando son recorridos por corrientes eléctricas y atravesados a su vez por campos electromagnéticos.

Los campos magnéticos Las máquinas rotativas presentan dos campos magnéticos, el del estator, y el del rotor.

Uno de ambos es el campo principal, es decir, aquél sin el cual la máquina eléctrica no puede funcionar de ninguna manera como tal (ni con carga, ni sin ella); a este campo se le suele llamar también inductor y el circuito eléctrico que lo origina se denomina de excitación o de campo. El otro campo, que se origina en la otra estructura, se denomina inducido; al circuito eléctrico que lo produce se le suele llamar armadura. Este campo aparece cuando la máquina trabaja con carga. En vacío, este campo es prácticamente nulo.

MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA O DIRECTA Los motores de corriente directa se usan cuando es imprescindible utilizar corriente directa, como es el caso de motores accionados por pilas o baterías. Los motores de corriente directa pueden ser de cinco tipos:     

Excitación Independiente Excitación en serie Excitación Shunt Excitación Compound Motores de Imanes permanentes

Construcción Un motor de corriente continua se compone principalmente de dos partes: Estator y rotor.

En el rotor, las partes fundamentales de transmisión de corriente son : el conmutador y las escobillas.

Funcionamiento Cuando un conductor, por el que pasa una corriente eléctrica, se sumerge en un campo magnético, el conductor sufre una fuerza perpendicular al plano formado por el campo magnético y la corriente, de acuerdo con la Fuerza de Lorentz: 𝑭 = 𝑖(𝒍𝑥𝑩)

Cuando la espira llega a la posición en que forma 90 grados con el campo magnético, la fuerza inducida es 0, y la corriente se ve interrumpida por el espacio entre las delgas.

La espira sigue su trayectoria, las deglas hacen cortocircuito en el lado contrario al origina, lo que invierte el sentido de la corriente, produciendo un torque en la misma dirección que la anterior.

Torque inducido

Motores con campo magnético por inducción En estos motores el campo magnético se logra mediante el paso de corriente por un devanado con un núcleo ferromagnético. Debido a que se hace pasar corriente directa, el campo magnético resultante es constante, lo cual logra un efecto similar pero más potente del caso de tener imanes permanentes.

La ley básica que gobierna la producción de un campo magnético por medio de una corriente es la ley de Ampere:

Fuerza Contra electromotriz (fecm) Es un voltaje contrario a la dirección de la proporcionada a los devanados, que se genera en las bobinas del rotor cuando gira en el campo magnético. Es decir es un voltaje inducido que se opone al voltaje proporcionado, dictado por la ley de Faraday.

𝜀𝑖𝑛𝑑 = −𝑁

𝑑𝜑 𝑑𝑡

Considerando que las escobillas, los alambres de los devanados, y todo elemento por el cual la corriente pasa poseen una resistividad y por lo tanto una resistencia, la corriente que pasa por los devanados vendría por la siguiente expresión: 𝜀𝑝𝑟𝑜𝑝𝑜𝑟𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑑𝑜 − 𝜀𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑎𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑚𝑜𝑡𝑟í𝑧 𝐼= 𝑅

Este voltaje de inducido no es constante, porque depende de la variación del flujo magnético por el área de la espira con respecto al tiempo. Por lo tanto este voltaje varía con la velocidad de giro del rotor.

La velocidad del motor y la corriente también es afectada por el campo magnético del estator de la siguiente manera: • Si se disminuye la corriente de campo 𝐼𝑓 entonces, el flujo magnético disminuye, por lo que la fcem disminuye, y la velocidad del motor aumenta. • Si se aumenta la corriente de campo 𝐼𝑓 , entonces el flujo magnético aumenta, por lo que la fcem aumenta y la velocidad del motor disminuye.

Motor de excitación Independiente Son aquellos que obtienen la alimentación del rotor y del estator de dos fuentes de tensión independientes. Con ello, el campo del estator es constante al no depender de la carga del motor, y el par de fuerza es entonces prácticamente constante.

Los motores de excitación independiente tienen como aplicaciones industriales el torneado y taladrado de materiales, extrusión de materiales plásticos y goma, ventilación de horno, retroceso rápido en vacío de ganchos de grúas, desenrollado de bobinas, etc.

Motor de excitación en serie Es en el cual el inducido y el devanado inductor o de excitación van conectados en serie, el voltaje aplicado es constante, mientras que el campo de excitación aumenta con la carga, puesto que la corriente es la misma corriente de excitación. A medida el motor gana velocidad, aumenta la fcem, disminuyendo la corriente en ambos, el rotor y el estator, lo cual disminuye el campo magnético, haciendo que el torque disminuya. Los devanados del rotor deben ser de un alambre grueso y de baja resistencia para evitar que se quemen en el arranque.

La desventaja de este tipo de construcción es que carece de una velocidad sin carga estable

Motor de excitación en Shunt o derivación El motor shunt o motor de excitación en paralelo es un motor eléctrico de corriente continua cuyo bobinado inductor principal está conectado en derivación o paralelo con el circuito formado por los bobinados del rotor y del electroimán.

Los motores de corriente continua en derivación son adecuados para aplicaciones en donde se necesita velocidad constante a cualquier ajuste del control o en los casos en que es necesario un rango apreciable de velocidades. Unas de las ventajas de los motores Shunt son:  Baja corriente de arranque  Buena regulación de velocidad  Velocidad fija sin carga

Motores de excitación Compound Es aquel cuya excitación es originada por dos bobinados inductores independientes; uno dispuesto en serie con el bobinado inducido y otro conectado en derivación con el circuito formado por el estator. Los motores Compound suelen combinar características de las conexiones shunt y en serie. Unas de las características de la construcción del motor compound:  Torsión de arranque relativamente alta  Buena regulación de velocidad  Velocidad sin carga estable

Motores de Imán permanente Estos no poseen devanados de campo. En lugar a ellos poseen imanes ya sea naturales o sintéticos que generan un campo magnético constante. Una de las características de este tipo de motor es que la curva torsión-velocidad es una línea recta. Lo que significa que la potencia es prácticamente constante sin importar la velocidad.

GENERADORES DE CORRIENTE DIRECTA

PARTES DE UN GENERADOR  Imanes

 Embobinado  Escobillas  Conmutador

FUNCIONAMIENTO

REACCION DE ARMADURA

PROBLEMAS QUE OCASIONA DESPLAZAMIENTO DEL PLANO NEUTRO

DEBILITAMIENTO DEL FLUJO O DEL CAMPO

SOLUCION PARA LOS PROBLEMAS DE REACCIÓN DEL INDUCIDO Desplazamiento de las escobillas

Polos o interpolos de conmutación

Devanados de compensación