Maquinas Corriente Continua

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documento en el cual apreciaran principios basicos de maquinas electricas tanto transformadores como motores

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  • MQUINAS DE CORRIENTE CONTINUA

    Motores y generadores elctricos pertenecen al grupo de maquinas elctricas que se

    utilizan para convertir la energa mecnica en elctrica, o a la inversa, con medios

    electromagnticos. A una mquina que convierte la energa mecnica en elctrica se le

    denomina generador, alternador o dinamo, y a una mquina que convierte la energa elctrica

    en mecnica se le denomina motor.

    Dos de los principios electromagnticos relacionados entre s nos sirven de base para

    explicar el funcionamiento de los generadores y de los motores.

    El primero es el principio de la induccin descubierto por el cientfico e inventor britnico

    Michael Faraday; si un conductor se mueve a travs de un campo magntico, o si est situado

    en las proximidades de otro conductor por el que circula una corriente de intensidad variable,

    se establece o se induce una corriente elctrica en el primer conductor.

    El segundo principio fue observado por el fsico francs Andr Marie Ampre. Si una

    corriente pasa a travs de un conductor situado en el interior de un campo magntico, ste

    ejerce una fuerza mecnica sobre el conductor.

    LAS MAQUINAS DE CORRIENTE CONTINUA

    Las mquinas de corriente continua son generadores que convierten energa mecnica en

    energa elctrica de corriente continua, y motores que convierten energa elctrica de corriente

    continua en energa mecnica.

    La mayora las mquinas de corriente continua son semejantes a las mquinas de

    corriente alterna ya que en su interior tienen corrientes y voltajes de corriente alterna. Las

    mquinas de corriente continua tienen corriente continua slo en su circuito exterior debido a la

    existencia de un mecanismo que convierte los voltajes internos de corriente alterna en voltajes

    corriente continua en los terminales.

    Este mecanismo se llama colector, y por ello las mquinas de corriente continua se

    conocen tambin como mquinas con colector.

    PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

    Induccin Electromagntica.

    Un campo magntico est representado por lneas de flujo continuas que se considera

    emergen de un polo norte y entran en un polo sur. Cuando cambia el nmero de dichas lneas

  • eslabonadas por una bobina, se induce un voltaje en la bobina igual a 1 V por un cambio de

    108 eslabonamientos.

    Si las lneas de flujo se deforman por el movimiento del conductor de la bobina antes de

    romperse, la direccin del voltaje inducido se considera hacia dentro del conductor si se

    muestra que las flecha, por el flujo distorsionado, apuntan en el sentido del giro de las

    manecillas del reloj, y hacia a fuera si apuntan en sentido contrario al giro de las manecillas del

    reloj.

    Fuerza sobre conductores por los que fluye corriente en un campo magntico.

    Si un conductor lleva una corriente, alrededor del mismo se forman espiras de flujo. La

    direccin del flujo es en el sentido de giro de las manecillas del reloj si la corriente es tal que se

    aleja del observador y hacia el conductor, y es en sentido contrario al giro de las manecillas del

    reloj si la corriente del conductor sale del papel y se dirige al observador.

    FEM generada por el movimiento de una bobina en un campo magntico.

    Direccin de la FEM inducida por el movimiento de un conductor dentro de un campo magntico.

  • Si este conductor est en un campo magntico, la combinacin del flujo del campo y el

    flujo que genera el conductor puede considerarse que produce una concentracin de flujo en el

    lado del conductor en donde los dos flujos son aditivos, y una disminucin en el lado en donde

    se oponen. El resultado es una fuerza sobre el conductor, que tiende a moverlo hacia el lado

    que tiene flujo reducido. sta es la accin de motor.

    Fuerza Electromotriz Inducida

    La fem inducida en un conductor rectilneo de longitud L que se mueve a una velocidad

    V, cuya direccin forma un ngulo a con la direccin del campo magntico de induccin

    uniforme B, en cuyo interior se mueve cortando sus lneas de fuerza, tiene por valor:

    E = B L V sen a

    Si las tres magnitudes son perpendiculares, entonces el valor de la fem es:

    Esta frmula tambin se puede poner en la forma:

    Campos magnticos causados por conductores por los que fluye una corriente.

  • Se genera una fem E mientras el conductor se

    mueve, cortando las lneas de fuerza del

    campo magntico:

    E = B L V

    Si los conductores activos forman parte de una espira que giran en el interior de un campo

    magntico tendramos un generador elemental de CC:

    Fuerza Electromagnetica

    La fuerza sobre un conductor rectilneo de longitud L por el que circula una corriente I,

    cuya direccin forma un ngulo a con la direccin del campo magntico de induccin

    uniforme B, en cuyo interior se encuentra, tiene por valor:

    F= I L B sen a

    Si las tres magnitudes son perpendiculares, entonces el valor de la fuerza

    electromagntica es:

  • Esta fuerza desarrolla un trabajo de valor:

    El conductor se mueve a causa de

    una fuerza F cuando por l circula

    una intensidad I:

    F = I L B

    Si los conductores activos forman parte de una espira el interior de un campo magntico,

    por el que circula una corriente, tendramos un motor elemental de CC:

  • Estudio Energetico del generador elemental

    Estudio Energetico del motor elemental

  • PARTES BSICAS DE LAS MAQUINAS DE C.D.

    La mquina de corriente continua consta bsicamente de las partes siguientes:

    Inductor:

    Es la parte de la mquina destinada a producir un campo magntico, necesario para que

    se produzcan corrientes inducidas, que se desarrollan en el inducido. El inductor consta de las

    partes siguientes:

    Pieza polar: parte del circuito magntico situada entre la culata y el entrehierro, incluyendo

    el ncleo y la expansin polar.

    Ncleo: parte del circuito magntico rodeada por el devanado inductor.

    Devanado inductor: conjunto de espiras destinado a producir el flujo magntico, al ser

    recorrido por la corriente elctrica.

    Expansin polar: parte de la pieza polar prxima al inducido y que bordea al entrehierro.

    Polo auxiliar o de conmutacin: polo magntico suplementario, provisto o no, de devanados

    y destinado a mejorar la conmutacin. Suelen emplearse en las mquinas de mediana y

    gran potencia.

    Culata: es la pieza de sustancia ferro-magntica, no rodeada por devanados, y destinada a

    unir los polos de la mquina.

    Inducido

    Es la parte giratoria de la mquina, tambin llamado rotor. El inducido consta de las

    siguientes partes:

    Partes Bsicas de las Maquina de CC.

  • Devanado inducido: es el devanado conectado al circuito exterior de la mquina y en el que

    tiene lugar la conversin principal de la energa

    Colector: es el conjunto de lminas conductoras (delgas), aisladas unas de otras, pero

    conectadas a las secciones de corriente continua del devanado y sobre las cuales frotan las

    escobillas.

    Ncleo del inducido: es una pieza cilndrica montada sobre el cuerpo (o estrella) fijado al

    eje, formada por ncleo de chapas magnticas. Las chapas disponen de unas ranuras para

    alojar el devanado inducido.

    Escobillas

    Son piezas conductoras destinadas a asegurar, por contacto deslizante, la conexin

    elctrica de un rgano mvil con un rgano fijo.

    Entrehierro

    Es el espacio comprendido entre las expansiones polares y el inducido; suele ser

    normalmente de 1 a 3 mm, lo imprescindible para evitar el rozamiento entre la parte fija y la

    mvil.

    Cojinetes

    Son las piezas que sirven de apoyo y fijacin del eje del inducido.

    Diagrama de una maquina de C.C.

    Los componentes de la mquina de corriente continua se pueden apreciar claramente en

    la figura:

    Partes Bsicas de las Maquina de CC.

  • 1. Culata

    2. Ncleo polar

    3. Pieza polar

    4. Ncleo de polo auxiliar

    5. Pieza polar de polo auxiliar

    6. Inducido

    7. Arrollado del inducido

    8. Arrollado de excitacin

    9. Arrollado de conmutacin

    10. Colector

    11. Escobillas positivas Escobillas negativas

    La parte de 1 a la 5 forman el inductor.

    En conjunto las partes 2 y 3 se designan por polo inductor.

    La parte 6 constituye el inducido, al que va arrollado un conductor de cobre formando el

    arrollamiento del inducido.

    Alrededor de los ncleos polares, va arrollando, en forma de hlice, el arrollamiento de

    excitacin (8). Anlogamente cada ncleo de los polos de conmutacin lleva un arrollamiento

    de conmutacin (9). La parte 10 representa el conmutador o colector, que est constituido por

    varias lminas aisladas entre s, formando un cuerpo cilndrico.

    El arrollamiento del inducido est unido por conductores con las laminas del colector;

    inducido y colector giran conjuntamente. Sobre la superficie del colector rozan unos contactos a

    presin mediante unos muelles. Dichas piezas de contacto se llaman escobillas. El espacio

    libre entre las piezas polares y el inducido se llama entrehierro.

    GENERADORES DE C.C.

    Los generadores de corriente continua son las mismas mquinas de corriente continua

    cuando funcionan como generadores. Son mquinas que producen energa elctrica por

    transformacin de la energa mecnica.

    A su vez los generadores se clasifican en dinamos y alternadores, segn que produzcan

    corriente continua o alte