Maquinas De Corriente Continua

Máquinas de Corriente Continua

Juan A. Tapia

Capítulo 3

MÁQUINAS DE CORRIENTE CONTINUA

Las máquinas de corriente continua (MCC) se caracterizan por su versatilidad debido a las
distintas configuraciones posibles de conexión de sus bobinados, esto es separada, serie o
derivación (shunt), lo que le da un amplio rango de volt-ampere o velocidad-torque tanto
para operación en estadoestable como dinámica. Por lo anterior su aplicación se encuentra
en aquellas situaciones donde se requiere un amplio rango de velocidad y preciso control de
torque. Su simplicidad de operación y la flexibilidad la hacen gozar de una gran reputación
aún en presencia de los sofisticados accionamientos de CA.

3.1 Descripción: Acción del conmutador
Las partes fundamentales de una MCC sonmostradas esquemáticamente en la figura 1. El
estator tiene geometría de polos salientes y es excitado por uno o más pares de bobinas de
campo. La distribución de flujo en el entrehierro es simétrica respecto de la línea central de
los polos del campo. A este eje se le denomina eje de campo o eje directo.

El rotor posee geometría cilíndrica y sus bobinados se encuentran distribuidos en ranuras enla periferia de la superficie. Al girar, se inducen tensiones alternas en las bobinas al estar en
presencia del flujo impuesto por las bobinas de campo. El conjunto colector-escobillas
forman un mecanismo de rectificación mecánica, resultando en una FMM de armadura que
esta fija en el espacio.

Eje
Cuadratura

Eje
Directo

Campo

Escobillas

Bobinado
de Campo

(a)

Figura 1.Esquemática representación de la MCC



(b)

Armadura

Máquinas de Corriente Continua

Juan A. Tapia

Las escobillas (carbones) están localizadas tal que la conmutación se realiza en la
denominada línea neutra magnética, ubicada en el punto medio entre los polos del campo.
En esta posición el vector de velocidad es colineal densidad de flujo magnético, por lo que
la tensión inducidaes nula. Lo anterior hace que el eje de la FMM de armadura esta a 90
eléctricos del eje de los polos, es decir, en el eje de cuadratura. En la representación
esquemática de la figura 1a las escobillas están mostradas en el eje de cuadratura debido a
que es esa la posición de las bobinas que conectan. La representación simplificada de la
estructura de la MCC se muestra en la figura 1b.

Delcapitulo anterior se tiene que para que exista torque medio no nulo en máquinas con
geometría cilíndrica, las frecuencias de las corrientes de estator y rotor y la velocidad
mecánica debe cumplirse que

m=s+r

(1)

como el estator esta siendo alimentado con corriente continuas=0, necesariamente la
frecuencia de las corrientes de rotor debe coincidir con la velocidad angular de girode la
armadura. Esto es

m=r

(2)

Veamos como se obtiene esto:

El efecto del conmutador puede ser entendido observando la evolución de la MCC cuando
el bobinado de campo es excitado con una corriente If y por la armadura circula la corriente
Ia. La figura 2a, muestra la condición en la cual el bobinado de campo produce una
distribución de FMM estacionaria Fd y la bobina de armadura,representada por los lados a
y b, es alimentada a través de las escobillas. Cuando la posición del conjunto escobillas-
colector es tal que la corriente de armadura circula en la dirección mostrada, la FMM
producida se localiza en cuadratura con la FMM de campo. Los lados de la bobina de
armadura se encuentran frente a los polos y se genera un torque del tipo excitación (lIB).
Al girar elrotor hasta la posición mostrada en la figura 2b, la bobina de armadura se
cortocircuitan mientras sus lados pasan por la línea neutra magnética, esta condición no
existe corriente, por lo tanto no existe torque. Al seguir girando, la corriente en la armadura
se invierte producto de la acción del conmutador, de esta manera, la FMM de armadura
nuevamente se ubica en cuadratura y el torque...