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CAPÍTULO I

CONSTRUCCIÓN

Generadores y Motores de Corriente Continua

Ahora veremos la construcción mecánica de los generadores de corriente continua prestando especial atención al campo, la armadura, el conmutador y las escobillas.

Campo

El campo es quien produce el flujo magnético en el interior de la máquina. Fundamentalmente es un electroimán estacionario que posee un juego de polos salientes y atornillados en el interior de un armazón circular. Las bobinas montadas en los polos generan el campo al circular por ellas la corriente eléctrica. Generalmente la construcción del armazón es de acero fundido sólido, mientras los polos se componen de láminas de hierro apiladas una sobre otra. Otros modelos de generadores el campo magnético es creado por imanes permanentes. Es importante decir que los generadores se construyen con 2, 4, 6 y hasta de 24 polos todo dependiendo del tamaño físico de la máquina. En la figura 1 se muestran las partes de un generador de dos polos.

Figura 1. Sección transversal de un generador de dos polos (Maquinas Eléctricas y Sistemas de Potencia, Theodore Wilde, 2007, p.85)

Mientras más grande sea el generador más polos tendrá. Es importante destacar que los polos que se encuentran adyacentes. Las bobinas con las cuales se crea el campo están conectadas entre sí de forma que los polos cercanos tengas polaridades opuestas entre ellos.

Las bobinas de una maquina generadora se encuentran formadas por varios cientos de vueltas de alambre conductor que transporta corriente relativamente pequeña y estas se encuentran aisladas de los polos para evitar un cortocircuito con los polos. El diámetro del alambre debe ser adecuado para evitar sobrecalentamiento en el devanado al transportar la corriente.

La fuerza magnetomotriz (fmm) generada por las bobinas causa un flujo magnético que pasa por los polos, el armazón, la armadura y el entrehierro (ver figura 8). El entrehierro es el pequeño espacio entre la armadura y los polos. Varía de 1.5 a 5 mm conforme la capacidad del generador se incrementa de 1 a 100 kW. (Wilde, 2007, p.85).

Armadura

La armadura es la pieza giratoria de los generadores dc. Consta de un conmutador, un núcleo de hierro y un juego de bobinas. La armadura va sobre un eje por medio de una chaveta.

El núcleo de hierro esta hecho de láminas de hierro ranuradas apiladas una sobre otras formando un núcleo cilíndrico sólido. Estas laminas están barnizadas con un materias aislante para evitar que tengan contacto eléctrico entre sí, reduciendo las perdidas por corrientes parasitas.

Los conductores que están en la armadura y conducen la corriente de carga del generador están aislados de la armadura por varias capaz de papel de mica y se sujetan con tiras de fibra. Si la corriente de la armadura es de menos 10 A los conductores que se implementan son redondos si son de más 20 A los fabricantes utilizan un alambre rectangular ya que aprovecha mejor el espacio de las ranuras de la armadura.

Figura 2. Vista de una armadura con ranuras ahusadas. (Maquinas Eléctricas y Sistemas de Potencia, Theodore Wilde, 2007, p.86)

Figura 3. Corte transversal de una ranura que tiene 4 conductores (Maquinas Eléctricas y Sistemas de Potencia, Theodore Wilde, 2007, p.86)

Conmutador y Escobillas

Los conmutadores se fabrican de un ensamble de segmentos de cobre ahusados, aislados por medio de hojas de papel de mica y montados en el eje de la máquina. Los conductores que están en la armadura van conectados al conmutador. (Wilde, 2007, p.86).

Las escobillas se fabrican de carbón por su buena conductiva eléctrica y por su suavidad no raya el conmutador. Para optimar la conductividad en ocasiones se mezcla una pequeña cantidad de cobre con el carbón. La presión de las escobillas se varía con resortes ajustables. Si la presión es demasiado grande la fricción calienta excesivamente el conmutador y las escobillas; por otra parte si es demasiado débil, el contacto defectuoso puede producir chispas. (Wilde, 2007, p.87).

CAPÍTULO II

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Antes de comenzar el estudio de las máquinas de corriente continua, incluiremos algunos conceptos fundamentales para la mejor comprensión del principio de funcionamiento de estas máquinas. Los cuáles serán muy útiles para que el lector entienda y realice analogías de como los generadores pueden producir tensión eléctrica al girar por ejemplo.

Inducción electromagnética: este es el nombre que se le da al fenómeno que se produce cuando aparece una fuerza electromotriz en los circuitos eléctricos cuando son atravesados por campos magnéticos variables. Se puede ejemplificar de la siguiente manera:

Figura 4. Inducción de una fuerza electromotriz con un imán permanente

En la figura 4. Vemos una mano sujetando un imán permanente y el sentido de las flechas indica que pasara a través del círculo hecho con un alambre conductor el cual en sus extremos hay un galvanómetro con el fin de demostrar que se produce una corriente eléctrica como consecuencia de la aparición de una fuerza electromotriz inducida (femi), debido a que el movimiento del imán al pasar por el conductor produce un campo magnético variable e induce una tensión.

Fuerza electromotriz inducida (femi): así se llama a toda causa que produzca una tensión en un conductor o una corriente eléctrica.

Ley de Faraday: la fuerza electromotriz (e) inducida en un circuito eléctrico es igual al valor negativo de la variación del flujo magnético Φ B que atraviesa dicho circuito. Dada por la siguiente ecuación:

e=-N (〖dΦ〗_B )/dt

Ley de Lenz: la fuerza electromotriz inducida tiene un sentido tal que la corriente generada por ella y su campo magnético tiene dirección opuesta a la causa que origina la femi. Dicha oposición está indicada en la ley de Faraday, a través del signo menos (-) e indica que si el flujo de campo magnético Φ B aumenta, su velocidad de variación será positiva

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