¿Cuáles son las diferentes pérdidas en la máquina de corriente continua?

Sabemos que el motor de corriente continua se utiliza para cambiar la potencia de forma eléctrica a forma mecánica, de forma similar; el generador de corriente continua se utiliza para cambiar la potencia de forma mecánica a forma eléctrica. La potencia de entrada en el generador de CC está en forma mecánica y la potencia de salida está en forma eléctrica. En cambio, la potencia de entrada del motor de CC es de forma eléctrica y la de salida es de forma mecánica. Pero en la práctica, al convertir la potencia de entrada en potencia de salida, hay una pérdida de potencia. Así que la eficiencia de la máquina puede reducirse. La eficiencia puede definirse como la relación entre la potencia de salida y la potencia de entrada. Por tanto, para diseñar una máquina rotativa de corriente continua con un alto rendimiento, es importante conocer las pérdidas que se producen en una máquina de corriente continua. Hay diferentes tipos de pérdidas que se producen en la máquina de corriente continua y que se comentan a continuación.

Pérdidas en la máquina de CC

Hay diferentes tipos de pérdidas que se producen en la máquina de CC que se genera de diferentes maneras. Pero estas pérdidas pueden provocar un calentamiento y efectos importantes. La temperatura puede aumentar dentro de la máquina. Por tanto, la vida y el rendimiento de la máquina pueden reducirse, especialmente el aislamiento. Por tanto, la potencia de la máquina de CC puede verse afectada directamente por diferentes pérdidas. A continuación se exponen los diferentes tipos de pérdidas que se producen en la máquina de CC.

Pérdidas eléctricas o de cobre en la máquina de CC

Las pérdidas eléctricas/de cobre pueden producirse en los devanados de la máquina de CC, como el cobre del campo o el inducido. Estos tipos de pérdidas incluyen principalmente diferentes pérdidas como la pérdida de cobre en el campo, la pérdida de cobre en el inducido y la pérdida por la resistencia del contacto de las escobillas

Aquí, la pérdida de cobre del inducido puede derivarse como Ia²Ra²

Dónde,

ia" es la corriente de armadura

"Ra" es la resistencia de la armadura

Este tipo de pérdida dará entre un 30% y un 40% de pérdidas a plena carga. Esta pérdida es variable y depende principalmente de la cantidad de carga de la máquina de corriente continua.

La pérdida archivada en el cobre puede derivarse como If2Rf

Donde,

'Si' es la corriente de campo mientras que la Rf es la resistencia de campo)

En un campo herido en derivación, prácticamente la pérdida de cobre del campo es estable y dona entre un 20% y un 30% a las pérdidas a plena carga.
La resistencia del contacto de la escobilla contribuye a las pérdidas de cobre. Normalmente, este tipo de pérdida se incluye en la pérdida de cobre del inducido.

Pérdidas magnéticas o pérdidas en el núcleo o pérdidas en el hierro

Los nombres alternativos de estas pérdidas son pérdidas de hierro o pérdidas en el núcleo. Este tipo de pérdidas puede producirse en el núcleo y los dientes del inducido, donde el flujo puede cambiar. Estas pérdidas incluyen dos pérdidas: la histéresis y las pérdidas por corrientes parásitas.

Pérdidas por histéresis

Esta pérdida puede producirse por el magnetismo inverso en el núcleo del inducido.

P_h = Ƞ^B1.6_maxfV vatios

Aquí, "Bmax" es el valor más alto de la densidad de flujo dentro del núcleo.

v' es el volumen del núcleo de la armadura

f" es la frecuencia del magnetismo inverso

η" es el coeficiente de histéresis

Las pérdidas por histéresis pueden producirse en los dientes y en el núcleo del inducido de la máquina de corriente continua. Esta pérdida puede reducirse mediante el material del núcleo de acero al silicio. Este material tiene menos coeficiente de histéresis.

Pérdida por corrientes de Foucault

Una vez que el núcleo del inducido gira en un campo magnético del polo y corta el flujo magnético. Por tanto, se puede inducir una f.e.m. dentro del cuerpo del núcleo basándose en las leyes de inducción electromagnética. La f.e.m. inducida puede establecer una corriente dentro del cuerpo del núcleo del inducido, por lo que se denomina corriente de Foucault. Y la pérdida de potencia debida al flujo de corriente se denomina pérdida de corriente de Foucault. Esta pérdida puede derivarse como

La pérdida por corrientes parásitas viene dada por

Pérdida por corrientes de Foucault Pe=K_eB²_maxf²t²V Watts

A partir de la ecuación anterior

'Ke' es una constante que depende de la resistencia del núcleo y del sistema de la unidad utilizada.

bmax" es la densidad de flujo máxima en wb/m2

' T' es el grosor de la laminación en 'm'

v' es el volumen del núcleo en 'm3'

Estas pérdidas pueden reducirse haciendo el núcleo de la armadura con sellos laminados finos. Así, el grosor de la laminación que se utiliza en el núcleo de la armadura puede ser de 0,35 m a 0,5 mm.

Pérdidas en los cepillos

Estas pérdidas pueden producirse entre las escobillas de carbón y el conmutador. Se trata de la pérdida de potencia en el extremo de contacto de las escobillas en la máquina de corriente continua. Se puede expresar como

P_BD = V_BD * I_A

Donde

pBD' es la pérdida de la gota de escoba

'VBD' es la caída de tensión de la escobilla

iA" es la corriente de la armadura

Pérdidas mecánicas

Pueden producirse pérdidas mecánicas debido a los efectos de las máquinas. Estas pérdidas se dividen en dos, a saber, la fricción de los cojinetes y el desgaste. Este tipo de pérdidas puede producirse en las partes móviles de la máquina de corriente continua. El aire en la máquina de corriente continua también se denomina pérdidas por efecto del viento.

Las pérdidas por aerodinámica son muy pequeñas y pueden producirse por la ficción en el rodamiento. Estas pérdidas también se conocen como pérdidas mecánicas. Estas pérdidas incluyen la fricción de las escobillas y el cojinete, la pérdida por efecto del viento y, por otra parte, la ficción del aire en el inducido giratorio. En el total de pérdidas a plena carga, estas pérdidas se han producido alrededor del 10% - 20%.

Pérdidas por dispersión

Se trata de pérdidas de tipo mixto y los factores considerados en estas pérdidas son

La distorsión del flujo debida a la reacción del inducido

El cortocircuito dentro de la bobina

Debido a la corriente parásita dentro del conductor, hay una pérdida extra de cobre

Este tipo de pérdidas no se puede determinar. Por tanto, es esencial asignar el valor lógico de esta pérdida. En la mayoría de las máquinas, se supone que estas pérdidas son del 1%.

¿Cómo minimizar las pérdidas en la máquina de CC?

Las pérdidas en las máquinas de corriente continua proceden principalmente de tres fuentes diferentes: resistiva, magnética y de conmutación. Para reducir las pérdidas magnéticas y de histéresis, cubre el núcleo magnético para evitar las corrientes parásitas. Las pérdidas resistivas pueden reducirse mediante un diseño cuidadoso, ya que para rellenar el área de la sección transversal con cable, el tamaño del cable y el grosor del aislamiento son significativos.

Por tanto, se trata de una visión general de los diferentes tipos de pérdidas en la máquina de corriente continua. Las pérdidas en la máquina de corriente continua se dividen principalmente en cinco categorías: eléctricas/de cobre, magnéticas/de núcleo/hierro, de escobillas, mecánicas y de dispersión. Aquí tienes una pregunta, ¿qué son las pérdidas constantes y variables?