Electrico

Ingeniería eléctrica







MAQUINAS ELÉCTRICAS










Carrera: Ingeniería en electricidad y electrónica.

Profesor: Eduardo Moreno.


Fundamentos de las máquinas rotatorias



Todo el mundo está familiarizado con algún tipo de motor eléctrico: el pequeño motor c.c. de los juguetes que funcionan con baterías, el motor c.c. de arranque de los automóviles o el motorc.a. de las máquinas lavadoras y secadoras de ropa. Los motores eléctricos se utilizan también para los ventiladores, los taladros eléctricos portátiles, las bombas y para muchos otros dispositivos conocidos. Pero, ¿cómo y por qué esos motores funcionan y por qué giran? La respuesta es muy simple: A causa de la interacción entre dos campos magnéticos.





FUNDAMENTOS

Principio defuncionamiento de los motores CC

El principio básico de un motor c.c. es la creación de un imán giratorio en la parte interior móvil del mismo, es decir, en el rotor. Esto se lleva a cabo por medio de un dispositivo que se llama colector, que se encuentra en todas las máquinas c.c. A partir de una alimentación c.c., provista por una fuente externa, el colector suministra las corrientes alternasnecesarias para la creación del imán giratorio. La Figura 2-1 ilustra el rotor típico de un motor c.c. con sus partes principales. Esta figura muestra que el contacto eléctrico entre los segmentos del colector y la fuente c.c. externa se realiza a través de las escobillas. Note que el rotor de un motor c.c. también se llama armadura.

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Figura 2-1. Partes principales del rotor (Armadura) de unmotor CC.
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Figura 2-2. Funcionamiento del colector.


En la Figura 2-2 (a), las escobillas hacen contacto con los segmentos A y B del colector y la corriente fluye en el conductor cerrado A-B. En el otro conductor cerrado (C-D) no circula corriente. La misma figura muestra que esto crea un electroimán con sus polos norte y sur. Como lo indica la Figura 2-2 (b), si se gira un poco elrotor hacia la derecha, la corriente aún circulará en el conductor A-B y los polos magnéticos norte y sur del electroimán girarán en ese mismo sentido.


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Figura 2-3. Funcionamiento del colector (continuación).

Como lo señala la Figura 2-2 (c), dado que el rotor continúa girando hacia la derecha, llega el momento que se produce una conmutación, es decir, las escobillas hacen contactocon los segmentos C y D en lugar de los segmentos A y B. Como resultado, la corriente ahora fluye en el conductor C-D en vez de hacerlo en el conductor A-B. En la Figura 2-2 (c) se ve que esto crea el electroimán C-D con sus polos norte y sur. Comparando las Figuras 2-2 (b) y (c), usted puede ver que en la conmutación los polos magnéticos norte y sur rotan 90° hacia la izquierda. Como el rotorcontinúa girando hacia la derecha, el mismo fenómeno se repite en todas las rotaciones de 90°. Esto último se puede apreciar en las Figuras 2-3 (a) a (c).


En síntesis, como el motor gira, los polos norte y sur del electroimán van y vienen (oscilan) dentro de un ángulo de 90°, como lo muestra la Figura 2-4. En otras palabras, los polos norte y sur están estacionarios, es decir, no rotan cuandoel rotor gira. Esto equivale a tener un electroimán en el rotor que gira con igual velocidad que dicho rotor pero en sentido opuesto. Cuanto más alto es el número de segmentos del colector, más pequeño es el ángulo de oscilación de los polos norte y sur. Por ejemplo, si el colector de las Figuras 2-2 a 2-4 tuviera 32 segmentos, el ángulo de oscilación de los polos norte y sur sería de sólo 11,25°.[pic]


Figura 2-4. Los polos norte y sur oscilan alrededor de una posición fija.

Como lo muestra la Figura 2-5, si se coloca el rotor junto a un imán permanente fijo, el estator, los polos magnéticos de polaridad opuesta se atraerán unos con otros (a fin de alinearse) y el rotor comenzará a girar. Una vez que el rotor rotó cierto ángulo se produce una conmutación y los polos norte y...