UNIDAD 2 Funcionamiento de la máquina de corriente continua

MÁQUINAS ELECTRICAS DE C.C.
ELECTROTECNIA
UNIDAD 2 Funcionamiento de la
máquina de corriente continua
como generador.
2.1 Estudio de la inducción electromagnética.
La producción de energía eléctrica, bien sea por dinamos, bien por alternadores, está basada
en el principio fundamental de la inducción electromagnética; por ello, puede afirmarse que
los fenómenos de inducción electromagnética son el punto de partida del estudio de las
máquinas eléctricas.
La producción de f.e.m. en un conductor, al variar el flujo a que está sometido, se llama
inducción. A continuación se explica el procedimiento de producción de f.e.m. inducida en un
conductor rectilíneo.
1º
Al desplazar un conductor de longitud “L” sobre un soporte conductor, cortando las
líneas de fuerza del campo magnético perpendicularmente, se observa en la aguja del
galvanómetro, una desviación en una dirección; se ha inducido una f.e.m.
Página
7
2º
Al desplazar un conductor en sentido contrario al caso 1º, se observa que la aguja del
aparato se desplaza en sentido opuesto.
Doc.: Alvaro Cabezas Torrez
2014
MÁQUINAS ELECTRICAS DE C.C.
ELECTROTECNIA
3º
Al aumentar la velocidad de desplazamiento del conductor, la aguja sufre una
desviación mayor a la observada en los casos 1º y 2º.
4º
Si se sustituye el imán por otro de mayor potencia, se produce una desviación de más
amplitud que en los casos anteriores.
Página
8
5º
Al reemplazar el conductor por otro de mayor longitud, cortando así más líneas de
fuerza, aumenta también la desviación del galvanómetro.
Doc.: Alvaro Cabezas Torrez
2014
MÁQUINAS ELECTRICAS DE C.C.
ELECTROTECNIA
6º
Al sustituir el conductor por otro de diferente material, el resultado obtenido no varía con
respecto a los casos anteriores.
7º
Al desplazar el conductor en dirección paralela a las líneas de fuerza, la aguja del
aparato no se mueve.
Página
9
8º
Al desplazar el conductor en dirección oblicua, con respecto a las líneas de fuerza, se
produce un desplazamiento de la aguja, pero inferior al caso 1º.
Doc.: Alvaro Cabezas Torrez
2014
MÁQUINAS ELECTRICAS DE C.C.
ELECTROTECNIA
RESUMEN
De las experiencias anteriores, se llega a la siguiente conclusión; la f.e.m. inducida en un
conductor es directamente proporcional a:
 La Inducción magnética (ß).
 La velocidad de desplazamiento del conductor, normal al campo (V).
 La longitud del conductor activo (L).
2.2 F.e.m. inducida
Si durante un tiempo muy pequeño ∆t, se desplaza el conductor “L” con una velocidad “v” en
dirección normal al campo, cortara un número de líneas de campo magnético ∆Ф, que a la
vez que recorrerá el espacio infinitesimal ∆c. El desplazamiento del conductor engendrará la
superficie rectangular ∆S.
Doc.: Alvaro Cabezas Torrez
2014
Página
El valor de la f.e.m.i. depende del número de vueltas de una bobina y la rapidez con la que el
conductor corta las líneas de fuerza o el flujo magnético; puede moverse el conductor o el
flujo. La ecuación con la que podemos calcular el valor del voltaje inducido es:
10
Según la ley de Faraday:
MÁQUINAS ELECTRICAS DE C.C.
ELECTROTECNIA
2.3 Colectores
2.3.1
COLECTOR DE DELGAS
El colector de delgas 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.
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.
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.
2.3.2 Escobillas y colector de anillos
Para aprovechar la f.e.m. inducida en la espira giratoria, es necesario conducirla a un circuito
exterior estático, donde se conectaran los receptores.
Doc.: Alvaro Cabezas Torrez
2014
Página
11
Los elementos que nos permiten la recolección de la energía eléctrica producida son los
colectores.
MÁQUINAS ELECTRICAS DE C.C.
ELECTROTECNIA
La transmisión de energía eléctrica de un circuito móvil a otro estático se hace a través de dos
anillos unidos a los extremos de la espira, a los que se aplican tangencialmente sendas piezas
conductoras, llamadas escobillas.
2.3.3 Colector de un anillo
Si en la figura anterior se sustituyen los dos anillos por uno solo, dividido en dos partes separadas
por un aislante (mica), se conseguirá que la corriente vaya dirigida en el mismo sentido.
El contacto de la escobilla con el aislante debe producirse en el instante de anularse la f.e.m.
en la espira, y sucede dos veces por vuelta de espira.
Página
12
Puede decirse que esta parte de la futura máquina, llamada colector, es la que diferencia al
alternador de la dinamo.
Doc.: Alvaro Cabezas Torrez
2014
MÁQUINAS ELECTRICAS DE C.C.
ELECTROTECNIA
Resumen
Página
13

El colector cumple la función de rectificar la tensión inducida generada en el bobinado
del inducido, es un rectificador mecánico.

El colector permite la conexión del principio de una bobina, con el final de otra bobina
del inducido.

El colector permite la conexión del circuito interno con otro circuito externo gracias a las
escobilla.
Doc.: Alvaro Cabezas Torrez
2014