maquinas eléctricas
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Maquinas Eléctricas de CC1TRANSCRIPT
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EE-214MCAPITULO III
LA MAQUINA DE CORRIENTE CONTINUA (DC)
Ing. Luis Rojas Miranda
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MAQUINA DC DE CORRIENTE CONTINUA
Es una máquina eléctrica rotativa con un sistema de conmutación mecánico ( delgas colectoras y escobillas) o electrónico ( dispositivos semiconductores como diodos, tiristores, transistores, etc)
VENTAJAS:
1- Amplio rango de regulación de velocidad.2- Regulación de velocidad sencilla, fina y económica.3- mantiene una alta eficiencia en todo el rango de regulación.
DESVENTAJAS:
1- La existencia del conmutador (colector) mecánico.2- El chisporroteo en las escobillas ocasiona quemaduras en los contactos, suciedad, y por lo tanto necesita de un mantenimiento sistemático de la máquina.3- el sistema de colector-escobilla es una fuente de perturbaciones de alta frecuencia (radio perturbación), y para su amortiguamiento se necesitan filtros especiales.
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LAS MAQUINAS DE C.C. SE CLASIFICAN EN:
• GENERADORES (DINAMOS)• MOTORES ELECTRICOS
• SON MÁQUINAS REVERSIBLES
GENERADOR (DINÁMO):• AL DINÁMO O GENERADOR EL MOVIMIENTO GIRATORIO ES SUMINISTRADO
POR UNA FUENTE MECANICA (MOTOR PRIMO) EXTERIOR , APLICADA AL EJE CON EN FIN DE TRANSFORMARLA Y GENERAR ENERGIA ELÉCTRICA.
MOTOR:• EN EL MOTOR LA FUENTE ES ENERGÍA ELÉCTRICA QUE SE SUMINISTRA EN
LOS BORNES AL DEVANADO Y AL CAMPO MAGNÉTICO DE LA MAQUINA CON EL FIN DE GENERAR ENERGÍA MECÁNICA.
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ASPECTO EXTERIOR DE UNA MÁQUINA DE C.C.
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PARTES PRINCIPALES DE LA MÁQUINA C.C.
1. Culata o corona estatórica2. Núcleo polar del inducido3. Pieza polar o zapata polar4. Núcleo de polo auxiliar5. Zapata polar del polo auxiliar6. Inducido7. Arrollado del inducido8. Arrollado de excitación9. Arrollado de conmutación10. Colector11. Escobillas positivas12. Escobillas negativas
INDUCTOR- PARTE FIJA (ESTATOR)
INDUCIDO- PARTE MOVIL (ROTOR)
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1- Colector; 2- Porta escobillas; 3- Núcleo de la armadura; 4- polo principal;5- Bobinas del devanado de excitación; 6- Cuerpo de la carcasa;7- Tapa lateral o escudo; 8- Ventilador; 9- Devanado de armadura
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NUCLEO POLAR DE UN POLO INDUCTOR:
CORONA O CULATA: – ES EL SOPORTE DE TODOS LOS ELEMENTOS DE MÁQUINA Y SIRVE DE
RETORNO DE LOS FLUJOS CREADOS POR LOS BOBINADOS AUXILIARES O DE EXCITACIÓN.
– ESTÁ FABRICADA EN ACERO FUNDIDO O LAMINADO.
- SON MASAS MAGNÉTICAS DONDE VA ALOJADO EL BOBINADO DE EXCITACIÓN.
- SON DE CHAPA DE ACERO DULCE, SE UNEN A LA CORONA POR PERNOS.
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PIEZA O ZAPATA POLAR DE UN POLO INDUCTOR:
• SE LLAMA TAMBIÉN EXPANSIÓN POLAR, ES LA PARTE MÁS CERCANA AL INDUCIDO.
• MEDIANTE LA EXPANSIÓN POLAR SE REDUCE LA RELUCTANCIA MAGNÉTICA Y POR CONSIGUIENTE EL FLUJO DE DISPERSIÓN Y LAS PERDIDAS MAGNÉTICAS.
MEJORA DEL FLUJO INDUCTOR
MEJORA DEL FLUJO INDUCTOR
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NUCLEO POLAR DE UN POLO AUXILIAR O DE CONMUTACIÓN:
• ES EL NUCLEO MAGNÉTICO DONDE VA SITUADO EL BOBINADO AUXILIAR.• ESTÁ CONSTITUIDO POR CHAPA DE ACERO DULCE• SE UNE A LA CARCASA MEDIANTE PERNOS DESMONTABLES
PIEZA POLAR DE UN POLO AUXILIAR O DE CONMUTACIÓN• LA MISMAS CARACTERÍSTICAS Y FUNCIÓN QUE LA PIEZA POLAR DE UN
POLO DE EXCITACIÓN, PERO DE MENOR TAMAÑO.
ENTREHIERRO• ESPACIO QUE EXISTE ENTRE EL CIRCUITO MAGNÉTICO DEL BOBINADO
INDUCTOR Y EL CIRCUITO MAGNÉTICO DEL BOBINADO INDUCIDO.
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BOBINADO DE EXCITACIÓN O BOBINADO INDUCTOR
• ES EL QUE PRODUCE EN EL ESTATOR EL CAMPO MAGNÉTICO CUYO FLUJO CREA LAS CORRIENTES INDUCIDAS EN EL INDUCIDO O ROTOR.
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BOBINADOS AUXILIAR O DE CONMUTACIÓN
• ESTÁ CONECTADO EN SERIE CON EL BOBINADO INDUCIÓN.• ESTÁ DESTINADO AMEJORAR LA CONMUTACIÓN• REALIZAN UNA FUNCIÓN MUY IMPORTANTE EN EL FUNCIONAMIENTO DE
LA MÁQUINA.
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CLASIFICACIÓN DE LAS MÁQUINAS DC SEGÚN SU EXCITACIÓN
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USO Y APLICACIÓN DE LAS MAQUINAS DCMOTORES
DE MANDO O USO INDUSTRIAL.Tracción eléctrica (transporte), mecanismos de elevación ( grúas, montacargas), bancos mecánicos (tornos, cepilladoras), barcos (propulsión eléctrica). los motores usados para estos fines generalmente son de excitación serie.
DE MANDOAccionamiento eléctrico (dispositivos auxiliares en automóviles, tractores, aviones,y barcos).Los motores usados para estos fines generalmente son de excitación independiente.
EN DISPOSITIVOS AUTOMATICOSAccionadores o servomotores (transforman la señal eléctrica en desplazamientoMecánico).Los motores usados para estos fines generalmente son de potencia fraccionariaY con imanes permanentes.
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GENERADORES
DE USO INDUSTRIALFuente de alimentación para la industria (fábricas de aluminio, baterías, cromadoY para subestaciones de tracción).
DE USO ESPECIALFuente de alimentación (excitatriz de generadores síncronos.Dispositivos automáticos:- Informativo como taco generadores.- Amplificadores (amplidinas , como amplificadores de señales eléctricas).Generadores para soldadura, que usan una excitación compuesta sustractiva.
CONCLUSIONCon el avance tecnológico de la electrónica de potencia, aparecen sofisticados equipos variadores de frecuencia y tensión, así como rectificadores controlados Por tiristores. Éste avance hace que las máquinas DC sean cada vez más desplazadas y en su lugar sean utilizados motores de Corriente Alterna y fuentes de Alimentación en AC-DC.Por otro lado el sistema de conmutación mecánico en las máquinas DC están siendo reemplazadas por sistemas de conmutación electrónica
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EXCITACIÓN INDEPENDIENTE• EL BOBINADO DE EXCITACIÓN DE LA MÁQUINA ES ALIMENTADO POR UNA
FUENTE DE C.C. EXTERIOR.• LA CORRIENTE DE EXCITACIÓN PUEDE SR REGULADA POR UN REOSTATO O
POR LA PROPIA FUENTE.• SU UTILIZACIÓN ES LIMITADA POR NECESITAR DE UNA FUENTE EXTERIOR
PARA SU EXCITACIÓN.
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MAQUINAS AUTOEXCITADAS
• LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN DEL BOBINADO DE EXCITACIÓN LLEGA A TRAVÉS DEL INDUCIDO DE LA PROPIA MÁQUINA.
• EN LOS GENERADORES EL FLUJO INICIAL DE EXCITACIÓN SE PRODUCE POR EL FLUJO REMANENTE OCACIONADO POR EL FENÒMENO DE HISTÉRISIS.
• EN LOS MOTORES, EL BOBINADO DE EXCITACIÓN SE ALIMENTA A TRAVÉS DE LA RED DE C.C.
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EXCITACIÓN SERIE• LA BOBINAS INDUCTURAS SON RECORRIDAS POR LA MISMA CORRIENTE
GENERADA POR EL INDUCIDO Y ABSORVIDA POR LA CARGA.• SON DE POCAS ESPIRAS Y SECCIÓN GRANDE, PARA TENER LA MENOR
CAIDA DE TENSIÓN POSIBLE.
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EXCITACIÓN SHUNT• EL CIRCUITO INDUCTOR ESTÁ CONECTADO EN DERIVACIÓN CON EL
CIRCUITO INDUCIDO Y CON LA CARGA.• LAS BOBINAS ESTÁN CONSTITUIDAS POR UN NÚMERO ELEVADO DE
ESPIRAS Y POCA SECCIÓN.
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EXCITACIÓN COMPOUND• CONSTITUIDA POR DOS CIRCUITOS, UNO SERIE Y OTRO EN DERIVACIÓN.• ÉSTA MAQUINA REUNE LAS CARACTERÍSTICAS DE LA CONEXIÓN SERIE Y
DE LA CONEXIÓN SHUNT, POR LO QUE MEJORA BASTANTE LAS DEFICIENCIAS DE LAS ANTERIORES.
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N S
m
rm
r
MOTORGENERADOR
x x
REACCIÓN DE ARMADURA
MÉTODO DE SUPERPOSICIÓN.- Se asume μ=constante, por lo tanto, los
parámetros de la máquina permanecen constantes.
El flujo que existe bajo carga se debe considerar como un flujo resultante
creado por la fmm resultante. Por lo tanto, la acción de la fmm de armadura
Fa sobre la fmm de excitación Ff SE DENOMINA REACCIÓN DE
ARMADURA.
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F Bf f
Distribución de Ff y Bf.
m
N
S
Campo de Excitación
r
i 0f
I 0a
m 0ó
m 0
DISTRIBUCIÓN DE LA FMM Ff y EL CAMPO Bf DE EXCITACIÓN
El rotor puede estar en reposo o en movimiento y La posición de las escobillas no interesa.
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F a
F a 2
Distribución de Fa y Ba.
Campo del Inducido (Armadura)
i 0f
I a 0m 0
DISTRIBUCIÓN DE LA FMM Fa y EL CAMPO BaDE ARMADURA
Las escobillas están ubicadas en el neutro geométrico.Y no interesa si el rotor esta en reposo o en movimiento.
Ba
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CAMPO RESULTANTE POR LA INTERACCIÓN DE LOS CAMPOSBf (EXCITACIÓN) Y Ba (ARMADURA).
El eje neutro magnético se desplaza en un ángulo , en donde el campo resulta cero.
Por lo tanto, las escobillas deben ser adelantadas en el generador y retrazadas en el
Motor.
BR – Campo resultante con circuito magnético no saturado. μ=const.
BRμ – Campo resultante con circuito magnético saturado. μ≠const.
N
S
i 0f
I a 0
NeutroGeométrico
NeutroMagnético
Campo Resultante
mr (G)
mr (M)
B =B +Bf aR
a b
B R
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CONCLUSIONES
• Debido al desplazamiento del eje neutro magnético en “δ” grados, respecto del eje neutro geométrico (eje q); el proceso de conmutación se torna dificultosa surgiendo un notable chisporroteo.
• La RA dirigido por el eje d distorsiona el campo resultante, por lo tanto en las escobillas aparece cierta tensión que ocasiona el chisporroteo. Así mismo la distribución de la tensión alrededor del conmutador no será uniforme.
• Si se considera la saturación del sistema magnético (μ≠const.), tendrá que tomarse
en cuenta el efecto desmagnetizante de la RA, esto significa que el campo resultante real será menor, por lo tanto la fuerza electromotriz inducida en la armadura (Ea) será menor.
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• Con las escobillas en el eje neutro geométrico (posición principal).Campo transversal a 0° (grados eléctricos) respecto al eje neutro geométrico (eje q), por lo tanto:
• Con las escobillas a ± 90° respecto al eje neutro geométrico.
Campo longitudinal por lo tanto:
FUERZA MAGNETOMOTRIZ DE R. A. (Para p = 2)
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METODOS PARA MEJORAR EL PROCESO DE CONMUTACION
1- Desplazamiento de las escobillas hacia el eje neutro magnético. (usado en máquinas pequeñas que no llevan polos auxiliares).
DESVENTAJAS:• Aparece un cierto efecto desmagnetizante
debido a la R. A.
• El desplazamiento de las escobillas depende de las condiciones de operación del generador:
Si el generador o motor es impulsado en dirección opuesta a las indicadas, las escobillas deben ser desplazadas “δ” ángulos magnéticos en la nueva dirección
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2- Uso de los POLOS AUXILIARES o INTERPOLOS: Se utilizan en máquinas de mediana y gran potencia. Su ubicación está en el eje q y su conexión eléctrica debe ser en serie con el devanado de armadura (Fi ~ ia) ; de tal forma que el campo
generado por éste sea de sentido contrario al campo de R. A. Para asegurar una conmutación apropiada, se recomienda que la FMM generada por el interpolo sea:
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METODO PARA CONTRARESTAR LA DISTORSION DEL CAMPO DEBIDO A LA R.A.
Se utiliza el devanado de compensación, el cual está ubicado en la zapata del polo principal. Su conexión eléctrica debe ser en serie con el devanado de armadura; de tal forma que el campo generado por éste sea contrario al campo de R. A.
El número de espiras del devanado de compensación, debe ser tal que su FMM Fc
sea igual y de sentido opuesto a la FMM de R. A. Fa bajo cada zapata polar.
El uso del devanado de compensación, se justifica para máquinas con:
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Si se usan en combinación con inter polos o polos auxiliares o de conmutación, se debe cumplir:
y
Donde:- FMM del interpolo sin devanado de compensación.
- FMM del interpolo con devanado de compensación.
- FMM del devanado de compensación.
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ESQUEMA S ELÉCTRICOS DE MOTORES Y GENERADORES
DC
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EXCITACIÓN INDEPENDIENTE
aaa IREV
fxff iRrV
IIa
paeaa rrrR
MOTOR GENERADOR
aaa IREV
fxff iRrV
IIa
paeaa rrrR
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EXCITACIÓN SERIE
aaa IREV
xfpaeaa RrrrrR fa iII
MOTOR GENERADOR
aaa IREV
xfpaeaa RrrrrR fa iII
![Page 37: Maquinas Eléctricas](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022052414/563dba65550346aa9aa542eb/html5/thumbnails/37.jpg)
aaa IREV
fa iII paeaa rrrR
EXCITACIÓN SHUNT O PARALELO.
MOTOR GENERADOR
fxff iRrVV aaa IREV
fa iII paeaa rrrR
fxff iRrVV
![Page 38: Maquinas Eléctricas](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022052414/563dba65550346aa9aa542eb/html5/thumbnails/38.jpg)
EXCITACIÓN COMPUESTA (CONEXIÓN CORTA)
aaa IREV
ssff irirV
fa iII
paeaa rrrR
MOTOR GENERADOR
sII
aaa IREV
ssff irirV
fa iII
paeaa rrrR
sII
![Page 39: Maquinas Eléctricas](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022052414/563dba65550346aa9aa542eb/html5/thumbnails/39.jpg)
ECUACIÓN DE LA FEM DEL MOTOR SHUNT
Ia= const., wm=const. Régimen estable
De (*):
armaduradetotalaResistenciRrrI
Vr
II
VrVIVIIEVI
IIiIVIrViIEVI
PPPPVIP
aeaa
ea
aa
eaaaa
afaeaafaa
ecuacufe
;)( 2
2
1
aaaa EVIREV
a
aa R
EVI
VIiIVP fa )(1
![Page 40: Maquinas Eléctricas](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022052414/563dba65550346aa9aa542eb/html5/thumbnails/40.jpg)
VELOCIDAD DE ROTACIÓN Y CARACTERISTICA MECÁNICA
Como:
femladelfundamentaecuaciónlaenKE mfea
)(; amfe
aamaamfe If
K
IRVIRKV
afTm
aa
m
ee IK
IEPT
)(2 emfTe
ea
fem Tf
KK
TR
K
V
Característica de velocidad.
Además:
Si V=const. → ωm=Te; depende como varía Φf al variar el Te, y además del tipoDe excitación.
Característica mecánica.
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ECUACIÓN DE TORQUES DEL MOTOR
m
Tmec To
Te
afTm
ee
m
femec
m
oo
IKaceleranteP
T
frenantePPP
T
.
,2
accionadomecanismoelpor
ejealaplicadotorqueFrenanteP
Tm
mec mecoe TTT
En vacío: Sin carga en el eje.
Con carga: Además de To y Te surge:
ECUACIÓN DE EQUILIBRIO DE TORQUES DEL MOTOR.
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Si:
dt
dJTdinconst m
m
.
dineomec TTTT
dinmecoe TTTT MOTOR
GENERADOR
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ECUACIÓN DE LA FEM DEL GENERADOR
EVIREV aaa
..6,0
..2
.
,
grafitadoMetalvolVe
grafitadoCarbónvolVe
polaridaddistintade
escobillaslasportensióndeCaidaVI
VR e
a
ee
Para ωm=const.
ECUACIÓN FUNDAMENTALEN BORNES DELGENERADOR
Donde:
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ECUACIÓN DE TORQUES DEL GENERADOR
Para ωm=const.
EN VACÍO: Existe un torque frenante debido a las pérdidas en vacío.
nPPP
T mm
femec
m
oo
2;
afTm
a
m
oe IK
EIPT
CON CARGA: Surge el torque electromagnético frenante.
Estos dos torques frenantes deben equilibrar al torque mecánico
aplicado al eje del generador y deben estar dirigidos en sentidos
contrarios.
![Page 45: Maquinas Eléctricas](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022052414/563dba65550346aa9aa542eb/html5/thumbnails/45.jpg)
oemec TTT
dt
dJT m
din
dinoemec TTTT
generalEn
.
ECUACIÓN DE EQUILIBRIO DE TORQUES DEL GENERADOR.
En estado transitorio, cuando ω≠const. Surge un torque dinámico de rotación.
Corresponde a la variación de la energía cinética de la masa giratoria.
J- Momento de inercia de las partes giratorias del generador.
El Tdin se estudia en el motor.
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ANALISIS CUANTITATIVO DEL CAMPO DE REACCIÓN DE ARMADURA Ba
Utilizamos una máquina con inducido liso (g’), con una capa de conductores uniformemente distribuidos por la periferia del inducido (rotor).
Si se conoce que:
Na – Número de conductores en el devanado, I – Corriente en una vía paralela
(en un conductor), Da – Diámetro exterior del inducido, π Da – Unidad de
longitud de la circunferencia.
Entonces se puede calcular la carga lineal o superficial del inducido.
cmAD
INA
a
a /
![Page 47: Maquinas Eléctricas](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022052414/563dba65550346aa9aa542eb/html5/thumbnails/47.jpg)
Luego asumiendo que las escobillas se encuentran en el neutro geométrico y
1y 12
p
Se puede calcular la fmm del inducido:
p
Da
Da
NaIAAdxFa
2
2
Si se considera μ=const, la reluctancia igual a cero, y se toma solo la
resistencia magnética en un entrehierro. Entonces en cualquier punto
por debajo de la zapata polar se tendrá:
xg
Ag
FaHaBa 2,
'' 000
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OPERACIÓN DEL GENERADOR SHUNT AUTOEXCITADO
Los generadores de este tipo no necesitan de una fuente externa para alimentar su devanado de excitación , sin embargo es importante que exista un flujo remanente
ESQUEMA ELECTRICO
NR )%32(
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CONDICIONES DE AUTOEXCITACION:
1- Existencia de un flujo remanente 2- Polaridad correcta del devanado de excitación o sentido correcto de rotación, con la finalidad de que los campos se sumen (ΦR+ Φf )
3- Para
4- Para
PROCESO DE AUTOEXCITACION:
Asumiendo que el generador está operando en vacío y a velocidad constante ωm = const, entonces de la ecuación fundamental se tiene:
aaa RIEV
Con “S” abierto (t<0) ,
Con “S” cerrado (t=0),
Por lo tanto (1)
(2)
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(2) en (1)
Como entonces
Cuando se llega al punto donde termina el proceso de autoexcitación
donde el generador se estabiliza (por saturación magnética)
Durante el proceso de autoexcitación
Por lo que la tensión en los bornes del circuito de excitación es:
Y la tensión de la armadura en vacío ( I = 0 )
Que está representada por la curvacomo entonces
Denominada característica de magnetización o de vacío
faa iREV
aEV
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Además se cumple que:
Que caracteriza la velocidad y el sentido de variación de la corriente de excitación )( fi
Por lo tanto:
Si la recta de excitación pasa por debajo de la curva de magnetización
Entonces se cumple:
Lo que indica que la máquina se autoexcita y la corriente
hasta que se detiene cuando:
crece
La pendiente de la recta de excitación queda determinada como:
VR fsi
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Así mismo se concluye que:
Si el generador se autoexcita.
Si el generador no se autoexcita y
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MÁQUINAS DE C.C.
BOBINADOS INDUCTORES
INDEPENDIENTESU SECCIÓN Y NÚMERO DE ESPIRAS DEPENDEDE
LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN
SERIESUS BOBINAS TIENEN
POCASESPIRAS Y MUCHA
SECCIÓN
SHUNTSUS BOBINAS SON DE
MUCHASESPIRAS Y CON POCA
SECCIÓN
COMPOUNDBOBINAS SERIE Y
DERIVACIÓNCADA UNA CON SUS
CARCTERÍSTICAS
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PLACA DE BORNAS DE UNA M. C.C.
LETRAS CIRCUITO AL QUE CORRESPONDE
A-B / A1-A2 BOBINADO INDUCIDO
C-D / E1-E2 BOBINADO INDUCTOR SHUNT
E-F / D1-D2 BOBINADO INDUCTOR SERIE
G-H / B1-B2 BOBINADO INDUCTOR DE CONMUTCIÓN
J-K / F1-F2 BOBINADO INDUCTOR INDEPENDIENTE
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CIRCUITO INDUCIDO DE LA MÁQUINA DE C.C.
• INDUCIDO• COLECTOR• ESCOBILLAS
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DIFERENTES ELEMENTOS DE UNA MÁQUINA DE C.C.
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INDUCIDO• TAMBIÉN DENOMINADO, ROTOR, ES LA PARTE DE LA MÁQUINA QUE GIRA Y
DONDE VA ALOJADO EL BOBINADO• ESTÁ FORMADO POR CHAPAS MAGNÉTICAS AISLADAS ENTRE SÍ POR UN BARNIZ.• EXISTEN TRES TIPOS DE INDUCIDOS:
– DE ANILLO– DE DISCO– DE TAMBOR
• EL BOBINADO DE TAMBOR ES EL MÁS UTILIZADO POR PRESENTAR MÁS VENTAJAS QUE EL RESTO:
– GRAN APROVECHAMIENTO DEL COBRE– MENOR RESISTENCIA ÓHMICA– MENORES PÉRDIDAS POR CALOR Y MAYOR RENDIMIENTO
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COLECTOR• ES UN CILINDRO ADHERIDO AL EJE DEL INDUCIDO DONDE VA CONECTADO
EL BOBINADO DEL INDUCIDO POR MEDIO DE UNAS PLETINAS DE COBRE AISLADAS ENTRE ELLAS POR UNA CAPA DE MICA.
• EN LAS DELGAS SE CONECTAN LOS PRINCIPIOS Y FINALES DE CADA ESPIRA DEL BOBINADO INDUCIDO.
ESCOBILLAS• LAS ESCOBILLAS SON PIEZAS FIJAS COMPUESTAS POR MEZCLA DE DIFERENTES
TIPOS DE CARBÓN.• ALOJADAS EN UN PORTAESCOBILLAS• LAS ESCOBILLAS PUEDEN SER DE DIFERENTES FORMAS Y TAMAÑOS EN FUNCIÓN
DEL TIPO DE PORTAESCOBILLA Y POTENCIA DE LA MÁQUINA.
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BOBINADOS DEL ROTOR• BOBINA.- ES UN NÚMERO DETERMINADO DE ESPIRAS CONECTADAS ENTRE SÍ.• LA BOBINA CONSTA DE UNA PARTE ACTIVA QUE SE ENCUENTRA EN EL INTERIOR
DE LA RANURA (SECCIÓN INDUCIDA) Y OTRA PARTE EN EXTERIOR DE LA RANURA QUE UNE LOS LADOS ACTIVOS Y SE DENOMINA CABEZA DE BOBINA.
• LAS BOBINAS SE PUEDEN CONSTRUIR DE HILOS O DE PLETINAS.
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bc
a-Rectangular abierta; b-Forma de pera semi abierta; c- Ubicación en una ranura real de 1, 2, y 3 ranuras elementales o secciones1- Cuña; 2- Conductor; 3- Aislamiento de espira; 4 y 5- Aislamiento de ranura; 6 y 7- Separadores
RANURA DE ARMADURA CON DEVANADO
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BOBINAS DE 2 Y 3 SECCIONES
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BOBINADO DEL INDUCIDO
• SE CONSTRUYEN, LA GRAN MAYORÍA, EN TAMBOR• GENERALMENTE DE DOS CAPAS POR RANURA
CONDICIONES DEL BOBINADO DEL INDUCIDO
• SERÁN CERRADOS.• LAS F.E.M.S GENERADAS EN LOS DIFERENTES CIRCUITOS PARALELOS
SERÁN IGUALES• LAS RESISTENCIAS ÓHMICAS DE LOS DIFERENTES CIRCUITOS PARALELOS
HAN DE SER IGUALES.• LAS BOBINAS SERÁN IGUALES EN LONGUITUD Y NUMERO DE ESPIRAS.
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• NÚMERO DE BOBINAS.- EN LOS BOBINADOS DE DOS CAPAS EL NÚMERO DE BOBINAS ES IGUAL AL NUMERO DE RANURAS.
B = K• SECCIONES INDUCIDAS.- LAS BOBINAS PUEDEN ESTAR
CONSTITUIDAS CON UNO O MÁS HILOS.– SI ESTÁN CON UN HILO TENDRÁ UN PRINCIPIO Y UN FINAL.- UNA
SECCIÓN INDUCIDA.– SI ESTÁN CONSTITUIDAS CON DOS HILOS TENDRÁ DOS PRINCIPIOS Y
DOS FINALES .- DOS SECIONES INDUCIDAS.-– ASÍ SUCESIVAMENTE.
• PASO POLAR.- ES LA DISTANCIA QUE HAY ENTRE DOS POLOS CONTIGUOS.
• YP = PASO POLAR• K = número de ranuras del inducido• p = número de polos de la máquina p
KYp
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• ANCHO DE SECCIÓN (paso de bobina).-
• DISTANCIA MEDIDA EN SECCIONES INDUCIDAS ENTRE LOS LADOS ACTIVOS DE UNA MISMA SECCIÓN.
Y1 = YK . U
ANCHO DE SECCIÓN
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• PASO DE RANURA.- ES EL NÚMERO DE RANURAS QUE DEBE AVANZAR EL OTRO LADO ACTIVO DE LA BOBINA PARA INTRODUCIRLA EN LA RANURA.
YK
• EL PASO DE RANURA SÓLO SE ALARGARÁ O ACORTARÁ:
• EN MÁQUINAS CON POLOS AUXILIARES SÓLO SE PODRÁ ACORTAR O ALARGAR CUANDO EL PASO POLAR SEA FRACCIONARIO. (SIEMPRE MENOR DE LA UNIDAD)
• MAQUINAS SIN POLOS AUXILIARES SE PODRÁ ALARGAR MÁS DE LA UNIDAD.
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PASO DE CONEXIÓN DE UN BOBINADO IMBRICADO
• BOBINADOS IMBRICADOS.- • CUANDO LA CORRIENTE AVANZA O RETROCEDE EN SENTIDO ESPIRAL.
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PASO DE CONEXIÓN DE UN BOBINADO ONDULADO
BOBINADOS ONDULADOS.-
CUANDO LA CORRNIENTE AVANZA HACIENDO ONDAS DE FORMA CONTÍNUA.
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• PASO RESULTANTE.- ES LA SUMA RESULTANTE DEL ANCHO DE SECCIÓN Y DEL PASO DE CONEXIÓN.
• LA DISTANCIA QUE HAY ENTRE LOS PRINCIPIOS DE DOS HACES ACTIVOS CONSECUTIVOS.
• PASO DE COLECTOR.- ES LA DISTANCIA QUE EXISTE ENTRE LAS DELGAS DONDE ESTÁ CONECTADA EL PRINCIPIO DE UNA SECCIÓN INDUCIDA Y LA DELGA DONDE SE CONECTA EL FINAL DE LA MISMA.
• EL PASO DE COLECTOR TIENE EL MISMO VALOR QUE EL PASO RESULTANTE.
• CONEXIÓN DE LAS BOBINAS.- • EL PASO DE CONEXIÓN ES EL NÚMERO DE RANURAS QUE HAY QUE SALTAR
DESDE EL LADO ACTIVO FINAL DE UNA BOBINA HASTA EL PRINCIPIO DEL HAZ ACTIVO DE LA BOBINA A LA QUE SE CONECTARÁ POR MEDIO DEL COLECTOR.
• SE REPRESENTA POR: (Y2)
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BOBINADOS IMBRICADOS (SIMPLES)
• PROGRESIVOS (SIN CRUZAR). • SE DESPLAZA HACIA LA DERECHA Y LA CORRIENTE CIRCULA EN SENTIDO
ALAS AGUJAS DEL RELOJ.
• REGRESIVOS (CRUZADOS).- • SU DESPLAZAMIENTO ES HACIA LA IZQUIERDA.
• CONEXIONES EQUIPOTENCIALES.- (RESISTENCIAS DE COMPENSACIÓN)
• CONEXIONES QUE SE REALIZAN EN EL BOBINADO DEL INDUCIDO PARA CORREGIR DESCOMPENSACIONES DERIVADAS DE:– DIFERENCIA EN EL ENTREHIERRO.– DIFERENTES MATERIALES O SECCIONES EN EL CIRCUITO MAGNÉTICO– DIFERENTES FLUJOS MAGNÉTICOS EN LAS BOBINAS.
![Page 72: Maquinas Eléctricas](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022052414/563dba65550346aa9aa542eb/html5/thumbnails/72.jpg)
• NÚMERO DE CONEXIONES EQUIPOTENCIALES:
Neq = K / p
• NÚMERO DE BOBINAS
Beq= K
• PASO EQUIPOTENCIAL
Yeq = K / p
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DATOS NECESARIOS PARA EL CÁLCULO
• NÚMERO DE DELGAS DEL COLECTOR.- EL NÚMERO DE DELGAS SERÁ IGUAL AL NÚMERO DE SECCIONES INDUCIDAS.
D = S• PASO DE ESCOBILLA.- • EL NÚMERO DE ESCOBILLAS DEBE COINCIDIR CON EL NÚMERO DE POLOS
DEL BOBINADO.
Nesc = D/2p
• NÚMERO DE RANURAS (K)• NÚMERO DE POLOS (2p)• NÚMERO DE SECCIONES POR BOBINA (U)• PROGRESIVO O REGRESIVO• CON CONEXIONES EQUIPOTENCIALES O SIN CONEXIONES EQUIPOTENCIALES.
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• POSIBILIDAD DE EJECUCIÓN. EL COCIENTE QUE RESULTE ENTRE EL NUMERO DE RANURAS Y EL NUMERO DE
PARES DE POLOS DEBE SER NUMERO ENTERO.
• PASO DE RANURA.- EL PASO DE RANUAR ES IGUAL AL PASO POLAR.
Yk = Yp (APROXIMADAMENTE)
• NUMERO DE DELGAS DEL COLECTOR.- GENERALMENTE SON DE DOS CAPAS
(B = K)
D = S = U . K
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• PROGRESIVO.-
Ycol = + 1• REGRESIVO
• ANCHO DE SECCIÓN.-
Y1 = Yk . U• PASO DE SECCIÓN.-
Y2 = Y1 - Ycol• PASO DE ESCOBILLA
Yesc= D / 2p
Ycol = - 1
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BOBINADOS ONDULADOS• TAMBIÉN DENOMINADOS BOBINADOS ONDULADOS SERIE• LAS BOBINAS SON CONECTADAS EN SERIE. • PUEDEN SER PROGRESIVOS Y REGRESIVOS• TAMBIÉN SE LES DENOMINA CRUZADOS Y SIN CRUZAR
• DIFERENCIAS:• ONDULADO PROGRESIVO.- EL DESPLAZAMIENTO SE REALIZA
HACIA LA DERECHA UN VEZ HA RECORRIDO TODA LA PERIFERIA DEL INDUCIDO, CONECTANDOSE EN LA SIGUIENTE DELGA
• ONDULADO REGRESIVO.- EL DESPLAZAMIENTO SE REALIZA HACIA LA IZQUIERDA, UNA VEZ QUE RECORRE TODA LA PERIFERIA DEL INDUCIDO, SE CONECTA A LA DELGA ANTERIOR DE LA PRIMERA CONEXIÓN.
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• EN LOS BOBINADOS ONDULADOS SÓLO SE CONECTAN DOS RAMAS EN PARALELO, CON INDEPENDENCIA DEL NÚMERO DE ESCOBILLAS.
• LA LINEA DE ESCOBILLAS DE UN BOBINADO ONDULADO SIMPLE SERÁ DE DOS, UNA POR CADA POLO.
• LA DISTANCIA EN DELGAS SERÁ.
Yesc= D / 2p
FÓRMULA GENERAL DE LOS BOBINADOS ONDULADOS
Ycol = D ± 1 / p
• PASO DE COLECTOR.- EL NUMERO DE DELGAS Y DE PARES DE POLOS DEBE SER UN NÚMERO
PRIMO.
D = S = U . K
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• CONDICIONES QUE DEBEN CUMPLIR LOS BOBINADOS ONDULADOS:– EL NÚMERO DE RANURAS DEL INDUCIDO Y EL NÚMERO DE PARES DE
POLOS SERÁN NÚMERO PRIMO.– EL NÚMERO DE PARES DE POLOS POR BOBINA Y EL NÚMERO DE
SECCIONES INDUCIDAS DEBERÁN SER NÚMERO PRIMO.
![Page 79: Maquinas Eléctricas](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022052414/563dba65550346aa9aa542eb/html5/thumbnails/79.jpg)
PROCESO DE CÁLCULO DE UN BOBINADO ONDULADO SERIE
• NÚMERO DE RANURAS (K)• NÚMERO DE POLOS (2p)• NÚMERO DE SECIONES POR BOBINA (U)• PROGRESIVO O REGRESIVO• CON EXIONES EQUIPOTENCIALES, SI LAS HAY.• SINO SE PUEDE REALIZAR DE FORMA NORMAL, INDICAR SI TIENE UNA
SECCIÓN MUERTA O CIERRE ARTIFICIAL.
![Page 80: Maquinas Eléctricas](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022052414/563dba65550346aa9aa542eb/html5/thumbnails/80.jpg)
• POSIBILIDAD DE EJECUCIÓN. EL COCIENTE QUE RESULTE ENTRE EL NUMERO DE RANURAS Y EL NUMERO DE SECCIONES INDUCIDAS DEBE SER NÚMERO PRIMO DEL NÚMERO DE PARES DE POLOS.
K / U = p
• EN CASO DE NO CUMPLIRSE LA CONDICIÓN, SE REALIZARÁ EL BOBINADO CON UNA SECCIÓN MUERTA O CON CIERRE ARTIFICIAL.
• PASO DE RANURA.- EL PASO DE RANUAR ES IGUAL AL PASO POLAR. (APROXIMADAMENTE)
Yk = Yp = K / 2p
• NUMERO DE DELGAS DEL COLECTOR.- PARA EL BOBINADO ONDULADO, PROGRESIVO O REGRESIVO, EL PASO DE COLECTOR SERÁ:
D = S = U . K • TAMBIÉN SE UTILIZA ÉSTA FORMULA CUANDO SE HACE EL CIERRE ARTIFICIAL.
CUANDO TENGA UNA SECCIÓN MUERTA SERÁ:
D = S = (U . K )-1
![Page 81: Maquinas Eléctricas](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022052414/563dba65550346aa9aa542eb/html5/thumbnails/81.jpg)
• PASO DE COLECTOR. PARA EL BOBINADO ONDULADO SIMPLE Y CON UNA SECCIÓN MUERTA, EL PASO DE
COLECTOR SERÁ.
YCOL = D±1 / pCON CIERRE ARTIFICIAL :
YCOL = (D-1)-1 / p
• ANCHO DE SECCIÓN.- Y1 = Yk . U
• PASO DE SECCIÓN.-Y2 = Y1 . Ycol
• PASO DE ESCOBILLAYesc= D / 2p
![Page 82: Maquinas Eléctricas](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022052414/563dba65550346aa9aa542eb/html5/thumbnails/82.jpg)
Principales normas en cada tipo de bobinado:• Para máquinas que es necesario suministrar fuertes intensidades, se
construyen bobinados imbricados simples o dobles.• Para máquinas sometidas a elevadas tensiones se construyen bobinados
ondulados.• Para máquinas de mediana potencia se emplean los dos tipos de
bobinados.
NÚMERO DE POLOS, LÍNEAS NEUTRAS Y ESCOBILLAS
• El número de polos vendrá determinado por los cálculos constructivos de la máquina. (N-S).
• El número de líneas neutras será igual al de polos. Cada línea neutra se encuentra entre dos polos de distinto signo.
• El número de escobillas será igual al número de polos.