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CONMUTACIÓN
1 INTRODUCCIÓN La producción de chispas entre las escobillas y las delgas del colector es una característica inherente a las máquinas a colector, tanto de corriente continua como de corriente alterna y, también, una debilidad de las mismas ya que la presencia de esas chispas atentan contra la vida útil, principalmente del colector, que es una pieza compleja y costosa de repara ocambiar. Si bien la producción de chispas entre las escobillas y el colector se debe principalmente a fenómenos electromagnéticos, también se puede deber a factores mecánicos, originados por una construcción no muy esmerada, mal mantenimiento o a desgastes naturales. En el presente capítulo se estudiarán principalmente los aspectos electromagnéticos y su corrección. En las máquinas a colector seentiende por “conmutación” al proceso por el cual se invierte el sentido de circulación de las corrientes en las bobinas del inducido que pasan por el eje magnético determinado por las mismas escobillas, el que generalmente coincide con el eje transversal de la máquina. El proceso de la conmutación de las corrientes en las bobinas es un fenómeno de tipo transitorio, que involucra muchas variables, y suestudio no es sencillo; por otra parte si el problema no está bien resuelto, la máquina operará con producción de chispas lo que, como ya se dijo, reducirá drásticamente la vida útil del colector. Por el contrario, en las máquinas de corriente continua, bien diseñadas y construidas, la conmutación se realiza prácticamente sin producción de chispas dentro de todo el rango de operación la misma. Enlas máquinas de corriente alterna, el proceso de conmutación es más complejo y no se logran resultados tan favorables como en las máquinas de corriente continua. Esa es una de las razones del uso más limitado de esos motores, y que en la actualidad se encuentra prácticamente reducido al de los motores monofásicos de pequeña potencia, denominados “universales”. La conmutación en las máquinas decorriente alterna no será analizada en el presente capítulo. 2 RESEÑA HISTÓRICA En 1832 Hippolyte Pixii inventa un conmutador mecánico que permitió transformar la corriente alterna que producía su generador de imán giratorio, en una corriente pulsante, unidireccional y sentó las bases de los generadores de corriente continua. Más adelante, en 1867, los ingleses Sir William Fothergill Cooke y SirCharles Wheatstone reemplazaron los imanes por electroimanes más potentes. Circa 1870 tanto el italiano Antonio Pacinotti como el francés Zénobe Théophile Gramme, desarrollaron el inducido de anillo con un colector y escobillas semejantes a los actuales y comercializaron las primeras máquinas de corriente continua. Posteriormente, en 1872, Friedrich Franz von Hefner Altenek desarrolló el actualmenteusado inducido de tambor en el que se tiene un mejor aprovechamiento de las bobinas. Las primeras escobillas eran un conjunto de finos filamentos metálicos agrupados como si fueran una brocha de afeitar o como una escoba (de donde proviene su nombre), pero no resultaron prácticas porque los alambres se recalentaban, se rompían fácilmente, producían muchas chispas y desgastaban al colector. Parahacerlas más duraderas y menos agresivas fueron reemplazadas por elementos conductores sólidos. Las primeras “escobillas sólidas” eran 1

metálicas, pero el elevado coeficiente de fricción con el metal de los anillos rozantes o de las delgas, producía mucho desgaste y continuaban las chispas. Para reducir el coeficiente de fricción se empleó carbón amorfo, lo que también redujo las indeseadaschispas. Luego se agregó al carbón amorfo una variedad alotrópica: el grafito de muy baja fricción y no buen conductor. Las escobillas actuales poseen distintas proporciones de carbón amorfo, grafito, elementos aglutinantes y, en algunos casos, agregados metálicos, en general cobre. Según sea la proporción de estos elementos, se tienen escobillas de distintos “grados” adecuadas para distintas...