Maquinas Electricas Corriente Continua

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Maquinas Elctricas de Corriente Continua1. Introduccin 2. Historia de las mquinas de corriente continua (CC) 3. Materiales utilizados en la construccin de la maquina corriente continua (CC) 4. Materiales constructivos 5. Aleaciones especiales 6. Materiales conductores de la corriente elctrica 7. Materiales aislantes 8. Aplicacin de la Mquina de Corriente Continua en la industria y el Transporte 9. Las mquinas de corriente continua en la industria de la aviacin 10.Tipos Fundamentales de Mquinas de Corriente Continua (CC) 11.Clasificacin de los generadores de corriente continua por el mtodo de excitacin 12.Clasificacin de los generadores de corriente continua por el mtodo de excitacin 13.Caractersticas fundamentales de los generadores de corriente continua 14.Motores de Corriente Continua 15.Mquinas Especiales de Corriente Continua 16.Perdidas y Rendimiento de la Maquina de Corriente Continua 17.Sistema de refrigeracin de las mquinas de CC 18.Conclusiones generales 19.Bibliografa

IntroduccinEl estudio de las maquinas elctricas comprende las caractersticas bsicas de las maquinas no rotativas como el transformador, que ya expusimos en nuestro anterior seminario, y las caractersticas bsicas de la maquinas rotativas como los generadores y motores, que son de inters de nuestro presente seminario. Tanto las maquinas rotativas como las no rotativas se basan en la ley de induccin electromagntica de Michael Faraday. En el presente seminario trataremos las mquinas de corriente continua, sus caractersticas y los materiales que se utilizan para sus componentes, de los cuales resaltaremos las propiedades fsicas, magnticas y elctricas. Trataremos los diferentes usos que en la vida cotidiana se les da a este tipo de mquinas, desde transportarnos o mover cargas, hasta refrigerar elementos computacionales, entre otros usos, no sin resaltar la importancia que este tipo de mquinas tienen en las empresas de la industria qumica y metalrgica. Tambin trataremos tambin sus diferentes clasificaciones, las cuales se toman con respecto a la excitacin, conexin y otras caractersticas las cuales le dan diferencia de funcionamiento. Juan Enrique Taveras Estudiante Ing. Electromecnica Mencin Elctrica Universidad Autnoma de Santo Domingo UASD

1-Historia de las mquinas de corriente continua (CC)Los primeros generadores de energa elctrica eran elementos galvnicos, que generaban corriente continua, por esta razn, los fsicos y qumicos de la primera mitad del siglo XIX, que operaban con

pilas pretendan obtener tambin esta forma de energa de una mquina que generara corriente continua. El primer periodo de este tipo de generadores elctricos, en el curso del cual este obtuvo todos los rasgos de la maquina moderna de hoy en da, abarca un lapso de tiempo desde el ao 1831 con la ley de induccin electromagntica de Faraday hasta el ao 1886. En este periodo las maquinas elctricas de corriente continua pasaron por 4 etapas de desarrollo, estas son como les presentamos a continuacin:

Maquinas magnetoelctricas con imanes permanentes. Empleo de electroimanes con excitacin independiente en las mquinas. Maquinas elctricas con autoexcitacin e inducidos elementales. Maquinas elctricas con inducidos perfeccionados y sistema magntico multipolar.La 1era etapa abarca los aos de 1831 a 1851. En este tiempo la maquina elctrica, de mecanismo de exposicin en los gabinetes de los fsicos y qumicos se desarroll hasta el modelo industrial empleado para los fines de la electroqumica y del alumbrado. El 1er modelo tcnico del generador electrotcnico fue construido poco despus de que Michael Faraday descubri la ley de induccin electromagntica. El autor de este modelo quedo desconocido, ocultando su nombre bajo las iniciales P.M. este autor construyo el modelo de la maquina sincrnica multipolar de corriente alterna con imanes permanentes, y tambin dio la idea del inducido de anillo. Los rasgos fundamentales de la mquina de P.M. eran tan correctos, que determinaron por muchos aos la construccin de las mquinas de los descubridores que le seguiran despus. Despus de esto comenzaron a desarrollarse rpidamente los generadores sncronos de AC con imanes permanentes. En el ao 1832, los hijos del inventor de los aparatos fsicos PIXII construyeron una maquina magnetoelctrica rotatoria en la que emplearon un balancn de ampere, que no era ms que una especie de balanza la cual por medio de dos bobinas media el efecto de la fuerzas que produca el paso de la corriente por ellas. Bajo este modelo la corriente alterna inducida se rectificaba en corriente pulsante unidireccional. En el ao 1883, el fsico ingles W. Ritchie construy una maquina magnetoelctrica con colector invertido, de la cual tambin se poda obtener corriente pulsante. Hasta 1840 distintos inventores construyeron maquinas magnetoelctricas, que eran modificaciones del esquema bipolar de PIXII con diferentes construcciones de los mecanismos para la rectificacin de corriente, de este modo ya se vea el desarrollo de la mquina de CC.

El segundo y tercer periodo de desarrollo de las mquinas de corriente continua, queabarcan los aos de 1851 a 1871, se caracterizan por el paso a las mquinas del tipo electromagntico, al principio, con excitacin independiente, y luego, con autoexcitacin, y as como por el paso de la mquina bipolar a la multipolar. Ahora veremos cmo se desarroll la segunda etapa de las mquinas de corriente continua. Un rasgo caracterstico de la 2da etapa, a la cual se debe referir al lapso de tiempo que va desde el ao 1851 hasta el ao 1867, es el paso de las maquinas con excitacin de imanes permanentes a maquinas con excitacin por electroimanes. En el ao 1833 Ritchie sealo por primera vez la posibilidad del empleo de los electroimanes en este tipo de mquinas. Desde 1861 hasta 1867 H. Wilde elaboro tcnicamente la idea del empleo de los electroimanes en las mquinas elctricas. Con su alimentacin con el auxilio de una maquina magnetoelctrica. A este lapso de tiempo se refiere tambin la invencin de W. Siemens del inducido de doble T, patentado por el en el ao 1856, y la invencin de A. Pacinotti del inducido de anillo, construido en

1860. El inducido de siemens mejor el funcionamiento de la maquina magnetoelctrica y se hizo precursor del inducido cilndrico dentado que an se conoce en nuestros das. El inducido de anillo con ranuras, construido por Pacinotti, fue un gran paso hacia adelante. Pero, como consecuencia de la mala informacin mutua entre los cientficos y tcnicos de la poca, y el bajo nivel de desarrollo industrial de Italia, la invencin de Pacinotti no encontr aplicacin, y volvieron a ella diez aos ms tarde.

La tercera etapa de desarrollo se caracteriza por el descubrimiento del principio deautoexcitacin y abarca el intervalo de 1867 a 1871. El principio de autoexcitacin fue descubierto y claramente formulado en el ao 1851 por S. Hjorth, que en el ao 1855 construy un generador con autoexcitacin. En el ao 1867 W. Siemens y CH. Wheatston propusieron el principio de autoexcitacin de las maquinas elctricas y en este mismo ao James Clerk maxwell present a la sociedad real de Inglaterra un informe terico sobre el principio de autoexcitacin. W. Siemens, dotado de extraordinario espritu de iniciativa y previsin tcnica, prcticamente realizo e hizo posible el principio de autoexcitacin y con ello contribuyo al impetuoso desarrollo de las maquinas elctricas de corriente continua.

Existe una cuarta etapa de desarrollo que comprende 15 aos de desarrollo continuo de lasmaquinas elctricas este periodo comprende desde 1871 hasta el ao 1866. Esta fue la etapa de elaboracin de los elementos fundamentales de la composicin de la maquina elctrica, durante todo ese tiempo la mquina de corriente continua adquiri los rasgos fundamentales de la composicin moderna. El primer progreso decisivo en este sentido fue la introduccin prctica del inducido de anillo de Pacinotti por el inventor francs Gramme. La mquina de Gramme fue el primer modelo industrial con autoexcitacin, que funcionaba con xito en condiciones de servicio. En el ao 1872 F. HefnerAltenek propuso el inducido de tambor elaborado por el, que era el desarrollo que vendra despus del inducido de Siemens y del inducido de Pacinotti-Gramme. En el ao 1882, E. Weston recibi la patente del devanado de dos capas para los inducidos de la mquina de corriente continua. Para el ao de 1880 apareci la proposicin de Thomas Edison de fabricar inducidos de las mquinas de acero en chapas de un espesor de 0.4 a 0.8mm. Esta construccin se ha conservado en las maquinas hasta nuestros das. En el ao 1833 J. Kraig propuso ncleos polares estampados de material en hojas para mejorar la conmutacin. En este mismo periodo se lleva a cabo la elaboracin de la teora de las maquinas elctricas y se investigan distintos procesos fsicos de este tipo de mquinas. Paralelamente con el desarrollo de los generadores de corriente continua se llevaba a cabo la elaboracin de los motores elctricos. Hasta los aos 1860- 1870 los caminos del desarrollo de los motores elctricos y el generador eran independientes uno del otro. El principio de la transformacin de la energa elctrica en mecnica, formulado en 1822 por Michael Faraday, sirvi de comienzo de la construccin y desarrollo del motor elctrico. El primer periodo de desarrollo de los motores elctricos desde 1822 hasta el 1834 puede ser dividido en 3 etapas:

La primera etapa desde el ao 1822 hasta el 1834 se caracteriza por la construccin demodelos fsicos, que confirmaban la posibilidad, en principio de la transformacin de energa elctrica en mecnica. Muchos cientficos e inventores pretendan repetir en sus motores el principio de funcionamiento de las mquinas de vapor, como resultado de esto aparecieron maquinas construidas por el principio de

la atraccin de una barra de hierro hacia el interior de un solenoide. Como el motor elctrico de Joseph Henry y ms tarde en el ao 1846