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CAPÍTULO 8
FUNDAMENTOS DE MÁQUINAS DE CORRIENTEDIRECTA
Las máquinas DC son generadores que convierten energía mecánica en energía eléctrica DC y motores que convierten energía eléctrica DC en energía mecánica. La mayoría de las máquinas DC son semejantes a las máquinas AC porque tienen voltajes y corrientes AC dentro de ellas; las máquinas DC tienen una salida de sóloporque existe un mecanismo que convierte los voltajes AC internos en voltajes de en sus terminales. Puesto que este mecanismo se denomina conmutador, la maquinaria DC se conoce también como maquinaria de colector o conmutada.
Los principios fundamentales involucrados en la operación de las máquinas de son muy simples.
Sin embargo, los generadores y los motores reales no semueven en línea recta sino que rotan. El siguiente paso para entender las máquinas de reales es estudiar los ejemplos más sencillos posibles de una máquina rotatoria.
Voltaje inducido en el lazo rotacional
Si se gira el rotor de esta máquina, se inducirá un voltaje en la espira. Para determinar la magnitud y forma del voltaje. La espira de alambre mostrada es rectangular, los lados ab y cdson perpendiculares al plano de la página y los lados be y da son paralelos a este plano. El campo magnético es constante y perpendicular a la superficie del rotor en todo punto situado bajo las caras polares y cae con rapidez a cero más allá de los extremos de los polos.
Para determinar el voltaje total e101 en la espira, se examina cada segmento de ella por separado y se suman los voltajesresultantes.
Segmento ab. En este segmento, la velocidad del alambre es tangencial a la trayectoria de rotación. El campo magnético B apunta en dirección perpendicular hacia fuera de la superficie del rotor en todo punto situado debajo de la cara polar, y es cero más allá de los extremos de ésta. Bajo la cara polar, la velocidad ves perpendicular a B y la cantidad v x B apuntahacia dentro de la página. Entonces, el voltaje inducido en este segmento es
Segmento be. En este segmento, la cantidad v x B apunta hacia dentro o hacia fuera de la página" mientras que la longitud 1 está en el plano de la página, de modo que v x B es perpendicular al y, por tanto, el voltaje en este segmento será cero
Segmento cd. En este segmento, la velocidad del alambre estangencial a la trayectoria de rotación. El campo magnético B apunta en dirección perpendicular hacia dentro de la superficie del rotor en todo punto situado bajo la cara polar y es cero más allá de los extremos de ésta. Bajo la cara polar, la velocidad v es perpendicular a By la cantidad v x B apunta hacia afuera de la página.
Segmento da. Como en el segmento be, v x Bes perpendicular a l. Entonces,el voltaje en este segmento también será cero
Cuando la espira rota 180º, el segmento ab está bajo la cara polar norte y no en la cara polar sur. En ese momento, la dirección del voltaje del segmento se invierte, pero su magnitud permanece constante.
Entonces, el voltaje generado en la máquina es igual al producto del flujo interno de la máquina y la velocidad de rotación de la máquina,multiplicados por una constante que representa la construcción mecánica de la máquina. En genera], el voltaje en toda máquina real dependerá de los mismos tres factores:
l. El flujo en la máquina
2. La velocidad de rotación
3. Una constante que representa la construcción de la máquina.
Obtención del voltaje DC de salida de la espiral rotatoria
Se obtiene una gráfica quemuestra una señal distorsionada del voltaje e generado por la espira rotatoria. Como se muestra, el voltaje de salida de la espira toma alternadamente un valor positivo constante y un valor negativo constante.
Para corregir eso se adicionan al extremo de la espira dos segmentos conductores semicirculares y se sitúan dos contactos fijos en un ángulo tal que en el instante...