II Clase de Máquinas Eléctricas III 26062021

I - Características Particulares de las Máquinas de
C.C
Temas a desarrollar :
Tipos de arrollamientos o devanados.
 Funcionamiento del colector de delgas.
 Fuerza Electromotriz
 Par Electromagnético.
 Circuito magnético de corriente continua .
 Los Inconvenientes y soluciones del sistema de
conmutación

Descripción de los Arrollamientos
Descripción de los Arrollamientos
Descripción de los Arrollamientos o Bobinados
• Inductor o estator (Arrollamiento de excitación): Es un
electroimán formado por un número par de polos. Las
bobinas que los arrollan son las encargadas de producir el
campo inductor al circular por ellas la corriente de
excitación.
En el estator se montan los polos del circuito magnético,
que puede ser imanes permanentes o electroimanes con
un devanado de excitación (ver figura anterior); las líneas
de fuerza se cierran por la culata.
Este es un devanado cerrado que se conecta con el
exterior a través de un colector de delgas.
Descripción de los Arrollamientos o Bobinados
• Inducido o rotor (Arrollamiento de inducido): Solidario al eje
de giro de la máquina está el rotor(núcleo magnético ), que es
un cilindro fabricado con chapas de hierro y con ranuras
longitudinales, donde se montan las bobinas del devanado del
inducido(sobre el que actúa el campo magnético), en cuyos
conductores se induce la tensión eléctrica (si hay movimiento) y
se produce la fuerza electromagnética (si hay circulación de
corriente).
Para conseguir más tensión inducida y más fuerza
electromagnética que las que se producen en un solo
conductor, las bobinas tienen numerosas espiras de hilo de
cobre esmaltado (recubiertas de un esmalte aislante, para que
no entren en cortocircuito), y las máquinas grandes tienen
numerosas bobinas.
.
Descripción de los Arrollamientos o Bobinados
Las bobinas se introducen en las ranuras del rotor
formando una o varias capas, y se conectan entre sí en
serie, la salida de una con la entrada de la siguiente, a
través de las delgas del colector, formando un anillo
cerrado. La conexión entre el devanado del inducido (que
gira con el rotor) y la placa de bornes de la máquina,
situada en el estator, se efectúa mediante contactos
deslizantes denominados escobillas.
Descripción de los Arrollamientos o Bobinados
• Arrollamiento de Conmutación: Es el devanado de los polos
auxiliares o de conmutación que se colocan en el estator a mitad de
camino entre dos polos inductores. La misión de este devanado es
mejorar la conmutación en el colector de delgas.
Si la máquina carece de devanado de compensación se aumenta
el
número de espiras del devanado de conmutación para que
también
sirva para compensar la reacción de inducido.
• Arrollamiento de Compensación: se aloja en ranuras longitudinales
practicadas en las zapatas polares (en el lado que mira al
entrehierro)
. Su misión es anular la reacción de inducido; es decir, el campo
magnético creado por la corriente que circula por el inducido.
Funcionamiento del Colector de delgas
Funcionamiento del Colector de delgas
Una delga es una de las láminas, generalmente de cobre, aisladas
unas de otras y conectadas a su vez a los terminales de cada una de
las bobinas giratorias del rotor de una maquina eléctrica de corriente
continua, tanto motores como generadores.
Las delgas se utilizan para establecer una conexión eléctrica entre
la parte fija o estator y las bobinas de la parte móvil o rotor, lo que se
realiza mediante un elemento llamado colector.
El colector de delgas o Conmutador es el encargado de recolectar
el voltaje generado y a través de las escobillas permite extraer dicha
tensión; esta constituido por un número determinado de láminas de
cobre llamadas delgas, las cuales quedan aisladas entre sí mediante
láminas. Sobre estas delgas frotan las escobillas que hacen la función
de extremos libres del bobinado, y a su vez van conmutando los
distintos circuitos del bobinado.
Funcionamiento del Colector de delgas
Al mismo tiempo el colector permite rectificar las tensiones alternas
que se generan en los conductores del inducido de tal forma que
gracias a la presencia del mismo se obtiene una tensión continua.
Esta corriente continua presenta muchas variaciones, o lo que es lo
mismo, un rizado excesivo e indeseable. Si incluyésemos en el
inducido una segunda espira situada a 90° de la primera y
conectada a otras dos delgas, obtendríamos una corriente en la
salida representada en la Figura, que como se puede comprobar
posee un rizado menor que en el caso de una sola espira (la
corriente ya no llega a descender a cero).En este caso el colector
constaría de cuatro delgas.
Funcionamiento del Colector de delgas
Si incluimos en el inducido cuatro espiras con ocho delgas
obtenemos una corriente de salida todavía mucho más lineal, como
la representada en la Figura. En la práctica, cuando se desea
obtener una tensión continua lo más rectilínea posible, se construyen
maquinas con un número considerable de espiras y delgas.
Fuerza Electromotriz (FEM)
Una máquina eléctrica giratoria, además de jugar el papel de enlace
entre un sistema mecánico y un sistema eléctrico, puede trabajar
indistintamente como generado – motor. Esto es, el proceso de conversión
electromecánica de la energía es reversible, Sin embargo, una pequeña
fracción de la energía no es recuperable puesto que se transfiere al medio
ambiente en forma de calor.
En todo proceso de conversión electromagnética de la energía se
encuentra presentes los campos eléctricos y magnéticos, al estar asociada
directamente la energía almacenada en ellos con dicha conversión.
Siempre que un flujo magnético variable en el tiempo atraviesa un
circuito, se induce una FEM en este cuya magnitud es directamente
proporcional a la intensidad de cambio del flujo magnético con respeto al
tiempo.
Fuerza Electromotriz (FEM)
¿ Que es la Fuerza Electromotriz?
-
Se denomina Fuerza Electromotriz ( FEM) o voltaje Inducido a la
energía proveniente de cualquier fuente, medio o dispositivo que
suministre corriente eléctrica. Para ello se necesita la existencia de
una diferencia de potencial entre dos puntos o polos ( uno
negativo y el otro positivo) de dicha fuente, que sea capaz de
bombear o impulsar las cargas eléctricas a través de un circuito
cerrado.
-
Cuando circula esta unidad de carga por el circuito exterior,
desde el polo positivo al negativo, necesario realizar un trabajo o
consumo de energía( mecánica,química,etc) para transportarla
por el interior desde un punto de menor potencia (-)al cual llega, a
otro de mayor potencia(+) por el cual sale.
Fuerza Electromotriz (FEM)
Estas fuerzas electromotrices se
inducen
en
sus
devanados
cuando existe variación del flujo
magnético con respecto al
tiempo,
las
cuales
pueden
obtenerse de dos formas:
-
Mediante la rotación mecánica
de conductores en presencia
de un campo magnético
estacionario.
-
Mediante la rotación de un
campo
magnético
con
respecto
a
estacionarios.
conductores
Fuerza Electromotriz (FEM)
Fuerza Electromotriz (FEM)
Fuerza Electromotriz (FEM)
Fuerza Electromotriz (FEM)
Fuerza Electromotriz (FEM)
Fuerza Electromotriz (FEM)
Fuerza Electromotriz (FEM)
Fuerza Electromotriz (FEM)
En Conclusiones:
• La Fuerza Electromotriz no es una fuerza. Es el trabajo por unidad de
carga que la fuente realiza para transferir las cargas del terminal de
bajo potencial al terminal de alto potencial, esta se mide en
Voltios(V).
Fuerza Contra Electromotriz (Fcem)
Cuando un motor de corriente continua es alimentado, el voltaje de
alimentación se divide en:
• Caída de voltaje por la resistencia de los arrollados del motor
CC (debido a la resistencia interna)
• Una tensión denominada fuerza Contraelectromotriz (FCEM).
Es el Potencial que se genera en una bobina cuando se conecta a
un potencial exterior. En el momento de la conexión de la bobina a
una fuente exterior, empieza a circular una corriente eléctrica que
varia con el tiempo, cuya variación temporal da lugar a la aparición
de la fcem. Esta fcem tiene signo contrario al potencial de la fuente
exterior.
Fuerza Contra Electromotriz (Fcem)
Par Electromagnético
Par de Fuerzas resultantes de los esfuerzo ejercidos sobre
los conductores del rotor de un motor . Estator de un
generador por efecto del campo magnético. En general, y
para cualquier maquina real, el par o momento de torsión
dependerá de tres factores:
• Flujo magnético en el entrehierro de la maquina
• Corriente en los bobinados de la maquina (consideremos
que es tanto inductor como inducido)
• Constante que representa la construcción de la maquina
Par Electromagnético
Par Electromagnético
Circuitos Magnéticos
El Circuito Magnético es
dispositivo en el cual las líneas
fuerza del campo magnético
hallan canalizadas trazando
camino cerrado.
un
de
se
un
En su fabricación se utilizan
materiales ferromagnéticos , pues
éstos tienen una permeabilidad
magnetica mucho más alta que
el aire o el espacio vacío y por
tanto el campo magnético tiende
a confinarse dentro del material,
llamado núcleo.
Circuitos Magnéticos
El llamado acero eléctrico es un
material
cuya
permeabilidad
magnética es excepcionalmente
alta y por tanto apropiado para la
fabricación de núcleos.
Un circuito magnético sencillo es
un anillo hecho de material
ferromagnético envuelto por un
arrollamiento por el cual circula
una corriente eléctrica . Esta
última crea un flujo magnético en
el anillo.
Circuitos Magnéticos
El Flujo magnético se calcula:
Circuitos Magnéticos
Circuitos Magnéticos
Circuitos Magnéticos
Circuitos Magnéticos
Circuitos Magnéticos
Circuitos Magnéticos
Existen dos Clases de Circuitos Magnéticos:
Homogéneos: Es aquel que en todo su recorrido es de la
misma sustancia o material, sección , longitud uniforme y
sometido a igual inducción.
 Heterogéneos: Esta compuesto por varias sustancias,
distintas
secciones,
longitud
o
inducciones,
o
coincidencia de estas condiciones. Éstos pueden tener o
no entrehierros. En este aparecen varias reluctancias
porque
existen
varias
longitudes
,secciones
y
permeabilidad.

Circuitos Magnéticos
Ejemplos de Circuitos Magnéticos
Circuitos Magnéticos
Resumen de Circuitos Magnéticos
Orientación Investigativa
Para ir acumulando puntos en este .primer corte, les asignare dos temas a
investigar :
-
Clasificación de las pérdidas y eficiencia en las Maquinas de CD.
-
Inconvenientes y soluciones del sistema de conmutación en las Maquinas
de CD.
Este trabajo se puede realizar en grupo de dos, o individual si lo prefieren,
tendrá un valor de 5ptos.
Aun son los mismo temas, no quiero revisar trabajos iguales, de ser asi, el
primer trabajo tiene los puntos completos ( der ser así), y el otro grupo
obtendrá la mitad de los puntos.
Se recibirá el día Viernes 2 de Junio, subirlo a la plataforma EVA UNI.
Gracias, saludos y bendiciones.