Generador Homopolar Máquina Heteropolar (o convencional

Transcripción

1 Tipos de Máquins de CC II Máquins M Eléctrics de CC Armengol BLnco Generdor Homopolr (disco de Frdy) Máquin Heteropolr (o convencionl) Generdor Homopolr Máquin Heteropolr (o convencionl Ley de Frdy Regl de l mno derech e = Blu e FEM Inducid B Densidd de flujo l longitud del conductor u velocidd del conductor

2 Generdor de CA elementl Espir girtori Se un espir de sección S e=bscos e FEM Inducid B Densidd de flujo S Sección de l espir Ángulo entre B y S Generdor de CA Elementl Componentes: Prlel y perpendiculr Form de ond del voltje en ls escobills Generdor de CC Elementl

3 Voltje de slid en ls escobills Prtes de un Máquin CC Esttor Rotor Estructur de l Máquin de CC Estructur de l Máquin de CC Prtes Esenciles de un Máquin de CC Elementos de un Máquin de CC

4 Chp mgnétic Detlles del Colector Estructur de l Máquin de CC Descripción de l Mquin de CC L máquin de corriente continu es un máquin rottiv, por lo cul est constituid por el esttor y el rotor. El esttor tiene l exterior l crcs y l interior el yugo, los polos principles, el devndo de excitción, los interpolos, el devndo de interpolo y el devndo de compensción. No tods ls máquins disponen del devndo de interpolo y el devndo de compensción, porque estos devndos tienen un propósito específico. Descripción de l Mquin de CC El esttor es l prte fij de l máquin Descripción de l Mquin de CC El rotor tiene en l prte periféric el devndo de rmdur que est representdo por ls bobins y b y un extremo de l máquin se dispone del conmutdor, el cul tiene un serie de delgs y entre delg y delg hy un espcio de islmiento eléctrico. El devndo de l rmdur se conect ls delgs del conmutdor.

5 Descripción de l Mquin de CC El rotor es l prte de l máquin que gir Descripción de l Mquin de CC Pr limentr l crg de un generdor o pr conectr l fuente de voltje de un motor, se utilizn ls escobills que están fijs en el espcio. Estructur de l Máquin de Corriente Continu Esttor: Formdo por un coron de mteril ferromgnético denomind cult o yugo en cuyo interior, regulrmente distribuidos y en número pr, vn dispuestos unos slientes rdiles con un expnsión en su extremo, denomindos polos, sujetos por tornillos l cult. Rodendo los polos, se hlln uns bobins de hilo, o pletin de cobre isldo, cuy misión es, l ser limentds por corriente continu, crer el cmpo mgnético inductor de l máquin, el cul presentrá lterntivmente polriddes norte y sur. encontrmos tmbién en el esttor, lternndo los polos ntes citdos, otros llmdos polos de conmutción. Estructur de l Máquin de Corriente Continu Prtes Principles del Esttor: Yugo.- Es necesrio pr cerrr el circuito mgnético de l mquin. Generlmente est constituido de hierro fundido o de cero. Polos.- Están fbricdos de cero l silicio lmindo. Ls lmins del polo no están isldos entre si debido que el flujo principl no vri con el tiempo. Estructur de l Máquin de Corriente Continu Prtes Principles del Esttor: Bobins de Cmpo.- Están rrolldos sobre los polos, el mteril empledo es el cobre, y que tiene menor resistividd y por lo tnto menos pérdids (Ri²) Interpolos.- Están fbricds de lmins de cero l silicio y llevn un rrollmiento de lmbre grueso. L finlidd de los interpolos es evitr chisps en el colector cundo se cortocircuiten ls delgs del colector o conmutdor, es decir durnte el proceso de conmutción. Estructur de l Máquin de Corriente Continu Prtes Principles del Esttor: Escobills: dispuests en los port escobills, de bronce o ltón, que retienen ls escobills que estblecerán el enlce eléctrico entre ls delgs y el colector y el circuito de corriente continu exterior, ls escobills están constituids de crbón o grfito.

6 Piez Polr de un Polo Inductor: Mejor del Flujo Inductor Se llm tmbién expnsión polr, es l prte más cercn l inducido. Medinte l expnsión polr se reduce l reluctnci mgnétic y por consiguiente el flujo de dispersión y ls perdids mgnétics. Estructur de l mquin de CC Estructur de l mquin de CC Rotor: Formdo por un column de mteril ferromgnético, bse de chps de hierro, islds uns de ls otrs por un cp de brniz o de óxido. L coron de chp mgnétic present en su superficie extern un rnurdo donde se loj el devndo inducido de l máquin. Este devndo est constituido por bobins de hilo o de pletin de cobre convenientemente isldos, cerrdo sobre si mismo l conectr el finl de l últim bobin con el principio de l primer. Estructur de l mquin de CC Prtes Principles del Rotor: Núcleo de l rmdur.- Est constituido por lámins de cero silicio de sección circulr. L circunferenci de rnurdo pr que puedn lojrse los conductores de rrollmiento de rmdur. Los conductores y ls rnurs generlmente vn prlelos el eje pero en otros csos son oblicuos. El hierro de l rmdur debe estr lmindo y ls chps islds entre si de otr mner el flujo del polo, induce un f.e.m. Estructur de l mquin de CC Prtes Principles del Rotor: Núcleo de l rmdur.- (cont.) En el hierro (como lo hce en los conductores) que producirá elevds corrientes prsits y ls correspondientes pérdids (i²r) en l superficie del hierro. L lminción del núcleo ument l resistenci de los cminos de ls corrientes prsits y reduce l mgnitud de ls corrientes.

7 Estructur de l mquin de CC Prtes Principles del Rotor: Inducido Conmutdor ó Colector.- Constituido esencilmente por piezs plns de cobre duro de sección trpezoidl, llmds delgs, seprds y islds uns de otrs por delgds lámins de mic, formndo el conjunto un tubo cilíndrico prisiondo fuertemente. El colector tiene tnts delgs como bobins posee el devndo inducido de l máquin. Bobin de Armdur.- Existen 2 tipos de bobindos de rmdur ls cules son : el imbricdo y el onduldo. Estructur de l mquin de CC Estructur de l mquin de CC Estructur de l mquin de CC Estructur de l mquin de CC Objetivo del devndo de esttor: producir un cmpo en el entrehierro, constnte en el tiempo y fijo en el espcio. Devndo del esttor = Devndo de cmpo. El devndo es del tipo concentrdo, es decir que únicmente est formdo por un pquete (bobin) constituido por n espirs. Devndo de cmpo (esttor) de un máquin de corriente continu de 2 polos.

8 Devndos del Esttor Devndos del Esttor Circuito equivlente del devndo de cmpo. Devndo de esttor de 4 polos de un máquin de corriente continu. Máquin de corriente continu de 4 polos. El sentido de l corriente de estos bobindos deben ser de tl form que origine polos lterndos, en un mquin bipolr los polos están dimetrlmente opuestos. Devndos del Esttor Ls espirs del rotor se pueden conectr de diferentes mners ls delgs del colector. L form como se conecten determin el número de rms en prlelo en que se divide l corriente del rotor, ls mgnitudes del voltje finl de slid y l cntidd y ubicción de ls escobills. Distribución de cmpo en un devndo de 4 polos. L myorí de los rrollmientos de los rotores están conformdos por bobins hexgonles que se colocn en ls rnurs del rotor. Cd bobin const de un cierto números de vuelts (espirs) de lmbre, cd un isld de ls demás. Cd uno de los ldos de un espir se denomin un conductor. El número totl de conductores en l rmdur de un máquin est ddo por: Z = 2 C Nc Z : # de conductores del rotor C : # de bobins del rotor Nc : # de espirs de un bobin

9 Normlmente un bobin brc 180 grdos eléctricos. Esto signific que cundo un ldo de l bobin está frente l centro de un polo, el otro ldo está frente l centro del polo de polridd contrri. Los polos físicos pueden encontrrse seprdos por un distnci diferente de 180 grdos mecánicos, pero el cmpo mgnético invierte su polridd de un polo l siguiente. Si un bobin brc 180 grdos eléctricos, los voltjes en los conductores de los dos ldos de l bobin tendrán exctmente l mism mgnitud y sentido opuesto en todo momento. Est bobin se llm bobin de pso dimetrl o de pso totl. P e m 2 e : Angulo medido en grdos eléctricos m : Angulo medido en grdos mecánicos P : Número de polos de l mquin. En lgunos csos ls bobin tienen menos de 180 grdos eléctricos. Entonces se llmn bobins de pso frccionrio, y el devndo del rotor que teng ests bobins se llm devndo de cuerd. El nivel de cortmiento de un devndo se puede describir medinte el fctor de pso o fctor de ncho de bobin, que est definido por l ecución. p = Angulo eléctrico de l bobin 180 Con frecuenci se emplen, en mquins de cc, los devndos con un pequeño cortmiento en el pso de bobin pr mejorr l conmutción. Devndo del Inducido.- Los inducidos generlmente tienen 2 tipos de rrollmientos o devndos; el imbricdo y el onduldo. Pr que el colector cumpl su función los rrollmientos de los inducidos de ls mquins de c.c debe ser tl que prtiendo de un punto, recorremos tod l periferi del rotor ( trvés de ls espirs) llegremos l punto de prtid. L FEM inducid en l bobin es myor cundo el ncho de bobin es igul l pso polr (pso entero). Por est rzón el ncho de bobin se hce igul ó prácticmente igul l pso polr. Además todos los elementos del devndo deben conectrse entre si de tl mner que ls FEM de cd elemento se sumen, cso contrrio l mquin simplemente no funcion. Que ls f.e.m. de los elementos se sumen se consigue conectndo l slid de un elemento con l entrd del siguiente elemento ubicdos en polos opuestos ó de distint polridd. Bobin de un devndo Imbricdo Devndo Imbricdo : En este tipo de devndos sus 2 extremos estn conectdos 2 delgs dycentes. Si el extremo finl de l bobin se conect l delg siguiente se tiene un devndo imbricdo progresivo Yc=1, si el extremo finl se conect l delg nterior se tiene un devndo imbricdo regresivo Yc=-1

10 Bobin de múltiples espirs devndo onduldo () (b) Bobin de un devndo progresivo Bobin de un devndo regresivo Devndo Imbricdo : Un specto interesnte del devndo imbricdo simple es que tiene tnts rms en prlelo como polos teng l mquin, este hecho hce que el devndo imbricdo resulte bstnte fvorble pr mquins de bjo voltje y lt corriente. Un bobin en un rnur Yp = k k : # delgs del colector; # de rnurs P P : # de polos de l mquin Detlles de l rnur Devndo imbricdo sencillo de un mquin de dos polos. Bobin de un devndo progresivo

11 Digrm del devndo imbricdo del rotor de l mquin. Devndo imbricdo de un motor de cc de 4 polos Digrm del devndo imbricdo del rotor de l mquin. Digrm del devndo imbricdo del rotor de l mquin (2 polos). Digrm del devndo imbricdo del rotor de l mquin. Devndo Onduldo : El devndo onduldo ó serie es otr mner de conectr ls bobins ls delgs del colector, en este rrollmiento el finl de l segund bobin se conect un delg dycente donde comenzó l primer. Es decir entre dos delgs dycentes hy 2 bobins en serie cd un de ls cules tiene un ldo frente un polo. El Voltje finl es l sum de los voltjes inducidos frente cd polo y no puede hber desequilibrio de tensión. Si l conexión se hce l delg siguiente el devndo es progresivo si se hce l delg nterior el devndo es regresivo.

12 Devndo Onduldo : En generl si l mquin tiene P polos hy P/2 bobins en serie entre delgs dycentes. Se usn en voltjes elevdos. Devndo Onduldo : Yc = 2(c±1) c: # de bobins del rotor (+) P Progresivo; (-) Regresivo P: # de polos de l mquin Ejm. Un máquin de cc de 4 polos con devndo onduldo progresivo de 9 bobins. Yc = 2 x (c + 1 ) = 2 ( ) = 5 P 4 Yc = 5 ( Pso del colector ) Devndo Onduldo sencillo de un mquin de cutro polos. Devndo Imbricdo Digrm del devndo onduldo del rotor de l mquin. Devndo Onduldo Clsificción de cuerdo l excitción

13 Excitción seprd Excitción independiente Autoexcitd en Prlelo Excitción Shunt Autoexcitd en Serie Excitción Serie

14 Máquin Compuest ditiv Excitción Compound Mquin compuest diferencil Excitción compound diferencil Mquin derivción lrg Mquin derivción cort

15 Ecución de l Fuerz electromotriz FEM FEM nz P E 60 ZP E 2 m k Z número de conductores ctivos en l rmdur número de tryectoris prlels en el devndo de l rmdur P número de cmpos polres flujo por polo N velocidd de rotción de l rmdur, rpm m Ecución del Pr Ecución del Pr EI T e m 2 n m 60 ZP Te I 2 k I Ecución de l Velocidd y fuerz contrelectromotriz V E I R t Vt IR n k f 1 f k k k f 1 ZP k1 60 k I Vt IR n ki f Rección de l Armdur

16 Rección de l Armdur Efecto de l Rección de Armdur Efecto de l Rección de Armdur Conmutción Conmutción Conmutción

17 Conmutción Conmutción Voltje en un generdor en derivción (shunt) Generdor Derivción V t E R V t f I f I R Crcterístics del Generdor Crcterístics del Generdor

18 Curv de Mgnetizción Crcterístic de bjo crg Crcterístic de crg Crcterístic Tensión Crg Crcterístics Pr-Velocidd de los Motores CC Pérdids y Eficienci Pérdids mecánics Fricción en los cojinetes Fricción en el ire Fricción en ls escobills Pérdids mgnétics Pérdids del devndo Pérdids eléctrics en l escobills Pérdids de dispersión por l crg

19 Pérdids en el Generdor Pérdids en un Generdor de CC motor P. Eléctric P. Mec. P. Mecánic P. Eléctric Flujo de Potenci Generdor Potenci de entrd Potenci mecánic presenci de l máquin uxilir Generdor P h+e Potenci Electromgnétic P.ctes. Prsits (tipo eléctrico) 2 I r i potenci Eléctric de slid VI Perdids en el cmpo de derivción (5%) Pérdids en el devndo de compensción Perdid por interpolos perdids del cmpo serie Perdids debido l contcto con ls escobills P f+v P fe rot Pérdids están en el circuito del inducido 3-6 % P rotcionles 3-15 % Notción: P f+v = Pérdids debido l fusión y ventilción P h+e = Pérdids de histéresis y de Eddie (tipo mgnético) P fe rot = Pérdids de hierro rotcionl 2 Ii ri = Pérdids de Joule Pérdids en el Motor MOTOR Pérdids en un Motor de CC Potenci electromgnétic P f+v Potenci de slid pot. eje pot. mecánic Potenci de entrd Pérdids crgs prsits 2 Pérdids I r i P h+e P fe rot Pérdid del cmpo serie Pérdid de interpolos Pérdids del devndo de compensción Pérdids del Pérdids del circuito inducido cmpo derivción Pérdid contcto escobills Pérdids rotcionles 3-15 % 1-5 % Pruebs en ls Máquins de CC Pruebs en vcío Pruebs bjo crg Elevción de l tempertur Conmutción