Maquinas De Corriente Continua

Tabla de contenido

Breve historia del desarrollo de las máquinas de corriente continua 2

Materiales utilizados en la construcción de máquinas de corriente continua 4

Clasificación de los materiales 4

Materiales constructivos 4

Materiales magnéticos 6

Materiales conductores de corriente. 7

Materiales aislantes 8

Aplicación de las máquinas de corriente continua en la industria y el transporte. 9

Aplicación de las máquinas de corriente continua en la industria de la aviación. 12

Descripción general del generador de corriente continua 14

Pérdidas y rendimiento de las máquinas de corriente continua 18

Rendimiento de una máquina de corriente continua 20

Descripción general del motor de corriente continua 22

Sistema de refrigeración utilizado en las máquinas de corriente continua 26

Descripción general de máquinas especiales de corriente continua 32

Generadores para soldadura 32

Generadores para excitatrices 34

Máquinas con imanes permanentes 35

Conclusiones generales 38

Bibliografía 40

Breve historia del desarrollo de las máquinas de corriente continua

Con el descubrimiento de la ley de la inducción electromagnética por Faraday, empieza la historia de las máquinas eléctricas y hasta mediados de la octava década del siglo pasado, representa en esencia la historia del desarrollo de la máquina de corriente continua. En el curso de este tiempo esta máquina pasó cuatro periodos de desarrollo, a saber:

• Máquinas tipo magnetoeléctrico con imanes permanentes,

• Máquinas tipo electromagnético con excitación independiente,

• Máquinas del mismo tipo con autoexcitación y tipo elemental del inducido, y

• Máquinas del tipo de polos múltiples con inducido perfeccionado.

El primer periodo de desarrollo de la máquina de corriente continua, que abarca el tiempo desde 1831 hasta 1851, está enlazado ininterrumpidamente con los nombres de los científicos rusos E. J. Lenz y B. S. Jacobi.

El segundo y tercero periodo de desarrollo de la máquina de corriente continua, que abarcan los años de 1851 a 1871, se caracterizan por el paso a las máquinas del tipo electromagnético, al principio, con excitación independiente, y luego, con autoexcitación, y así como por el paso de la máquina bipolar a la multipolar.

En el cuarto período de su desarrollo (de 1871 a 1886) la máquina de corriente continua adquirió los rasgos fundamentales de la construcción moderna. Fueron propuestas y realizadas: la máquina con autoexcitación de Gramme y el inducido de anillo de Pacinotti; el tipo hoy día normal de inducido de tambor (Hefner - Altenek, año 1871); los tipos simples de arrollamientos de lazo y ondulados y sus principales modificaciones, arrollamientos en serie-paralelo de Arnold, arrollamientos mixtos (en pata de rana), conexiones compensadoras de los arrollamientos y los arrollamientos compensadores para compensar reacción del inducido (Mengues, año 1884), polos auxiliares para mejorar la conmutación (Meter. año 1885), divisor de tensión de M. O. Dolivo-Dobrovolski.

Para el desarrollo posterior de las máquinas de corriente continua tuvo gran importancia la creación del convertidor con un inducido de corriente alterna a continua y el convertidor inverso de corriente continua a alterna; la creación de instalaciones potentes según el sistema Leonardo Ilgner para la industria (instalaciones metalúrgicas y máquinas de extracción), instalaciones con convertidores a vapor de mercurio para la alimentación de las máquinas de corriente continua de los dispositivos industriales y los, ferrocarriles electrificados tanto en las subestaciones de tracción, como en las locomotoras eléctricas.

En la tercera década de nuestro siglo se comienza la elaboración de tipos especiales de máquinas eléctricas con campo transversal según el sistema de Rosenberg para la iluminación de los trenes y la soldadura eléctrica, así como para emplearlas en calidad de amplidinos para el mando en los sistemas de accionamiento eléctrico complicado.

Las máquinas de corriente continua obtuvieron amplio empleo al principio como turbogeneradores de alta velocidad y de potencia limitada, y a continuación como excitadores de los turbogeneradores sincrónicos de alta velocidad y alta potencia.

Las máquinas de corriente continua hallaron sobre todo amplio empleo en los mecanismos auxiliares de los mandos eléctricos de barco, así como para la propulsión eléctrica de los barcos.

Para el rápido desarrollo de los mandos precisos automatizados con amplia y suave regulación de las velocidades tuvo gran importancia en la creación de micromotores de corriente continua para dispositivos especiales (máquinas de mando y calculadoras), la elaboración de toda una serie de máquinas de corriente continua de producción en masa de potencia pequeña y media y la producción en serie de máquinas de corriente continua de gran potencia.

Paralelamente a la perfección de la construcción de las máquinas de corriente continua se realizaba un gran trabajo teórico y de investigación. Para el principio del desarrollo tienen sobre todo gran importancia los trabajos de A. G. Stolétov sobre la investigación de las propiedades magnéticas de los materiales ferromagnéticos, que se adoptaron como base de los métodos racionales de cálculo de los circuitos magnéticos de las máquinas eléctricas.

Materiales utilizados en la construcción de máquinas de corriente continua

Al igual que en el transformador, las máquinas de corriente continua debe ser construida con materiales apropiados que faciliten el trabajo y los procesos generales que se llevan a cabo de manera intrínseca dentro de dichas máquinas.

Éstos materiales, como se ha explicado anteriormente, deben ser facilitadores de transportar corriente, en el caso de los conductores, conducir el flujo magnético, en el caso de los materiales ferromagnéticos e incluso en algunos casos deben aislar circuitos como lo hacen los materiales aislantes.

 Clasificación de los materiales

De acuerdo con el papel que desempeñen y a la naturaleza de los materiales, éstos se clasifican en algunos grupos principales, los cuales son:

• Materiales constructivos.

• Materiales magnéticos.

• Materiales conductores de corriente eléctrica.

• Materiales aislantes.

Las características antes mencionadas serán desarrolladas como subtemas a continuación.

 Materiales constructivos

Los materiales constructivos se usan para la construcción de tales piezas y componentes de las máquinas, cuyo destino principal es transmisión y percepción de las cargas magnéticas y tensiones y para atribuir algunos conjuntos la forma constructiva necesaria para el funcionamiento mecánico de la máquina.

Son utilizados en la construcción de las máquinas eléctricas, en la capacidad de los materiales constructivos se emplean:

a) El hierro colado simple, maleables magnéticos.

b) Acero al carbono y aleados tantos para obtener altas propiedades mecánicas, como para obtener propiedades magnéticas.

c) Metales no ferrosos y sus aleaciones.

d) Plástico.

Los elementos de las máquinas eléctricas experimentan cargas estáticas y dinámicas; en la mayoría de los casos sus dimensiones geométricas se determinan en las condiciones de las tensiones mecánicas, como por el resultado del cálculo eléctrico. Por eso en el proceso de diseño de estas se tropieza con la difícil tarea del material necesario.

La calidad mecánica del material, generalmente se caracteriza por los siguientes datos:

a) Resistencia a la rotura.

b) Límite de fluencia.

c) Límite de fatiga.

d) Alargamiento, en porcentaje.

e) Rotura por impacto.

El material constructivo experimenta tensiones variables: la determinación del margen de seguridad necesario respecto al límite de proporcionalidad y el límite de fatiga es una tarea de bastante responsabilidad, sobre todo en las máquinas de alta velocidad como (turbogeneradores) y en las máquinas donde la velocidad de rotación en periodos de explotación puede crecer de manera considerable (generadores hidráulicos).

Como ya mencionamos al elegir tensiones admisibles se recurre al llamado coeficiente de seguridad o factor de seguridad:

k=αmαr,

Dónde:

αm: es la tensión a la cual el elemento del mecanismo se destruye o se deforma de tal manera que es imposible su servicio.

αr: es la tensión calculada en el elemento dado del mecanismo.

En la elección del coeficiente de seguridad influye una gran cantidad de factores como son:

• La calidad de los materiales a ser usados en la construcción de la máquina.

• Exactitud de los cálculos de las tensiones.

• Las particularidades tecnológicas del material.

• Las condiciones y el carácter del tratamiento tecnológico.

• Los métodos de ensayo de la calidad del material a ser usado.

• El carácter de acción de las cargas y las condiciones de servicio de las piezas.

La influencia de cada uno de estos factores puede valorizarse por su coeficiente de seguridad total y se obtiene multiplicando todos los factores de seguridad.

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