Reacción de armadura en una máquina de CC

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Esta guía cubre la reacción del inducido en la máquina de CC (generador y motor) y cómo corregirla usando compensación de escobillas, devanado de compensación e interpolos.

Una armadura, al girar en su campo magnético, puede tener diferentes valores de flujo de corriente a través de sus bobinas. La corriente puede variar de cero a sin carga hasta el máximo esperado, dependiendo el valor real del tamaño de la máquina. La armadura, al llevar la corriente, crea su propio campo magnético. Este campo se combina con el campo principal, produciendo un campo resultante, y el proceso se conoce como reacción de armadura.

El campo resultante se tuerce en el sentido de giro o en el sentido contrario, dependiendo de si la máquina se utiliza como Generador o uno motor.

Distorsión del campo principal

Un generador sin carga en la armadura no tiene corriente que fluya en los conductores de la armadura, por lo que solo hay un campo magnético, el que se proporciona intencionalmente a los conductores de la armadura para cortar la armadura y generar voltaje. Esto se muestra en Verdadero 1(a)con el campo magnético saliendo del Polo Norte, cruzando el espacio de aire hacia el núcleo del inducido y finalmente entrando en el Polo Sur por el otro lado.

Figura 1 Campos magnéticos en una armadura de CC

Su dirección es paralela a la línea central o al eje que pasa por el polo de campo. A 90°E del eje polar está la posición neutra geométrica. En condiciones sin carga, el plano neutro geométrico también se toma como la posición o plano del neutro magnético.

A diferencia del neutro geométrico, que está en una posición fija, la posición del neutro magnético se puede cambiar cambiando el campo magnético. Las posiciones relativas de los planos se indican i Verdadero 1(b).

Verdadero 1(b) también muestra el campo creado en una armadura bipolar por la corriente de carga que fluye en los conductores de la armadura. Este campo se establece perpendicular al campo principal y paralelo a la posición del neutro magnético. Tomando cada campo por separado, las direcciones relativas están en los planos horizontal o vertical.

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En una situación práctica, el campo del inducido solo puede estar presente si el campo principal también está presente, por lo que al menos dos campos magnéticos están presentes cuando la máquina está bajo carga. El resultado final será una combinación de estos campos en un solo campo, cuya dirección dependerá de las fortalezas relativas de cada campo.

El movimiento del eje del campo principal se muestra i Verdadero 2 (uno). Avanzó hacia la rotación y se concentró más en las puntas del poste trasero, lo que resultó en un debilitamiento de la fuerza de campo en las puntas del poste delantero.

Verdadero 2(c) muestra el enfoque vectorial para determinar la dirección del campo resultante, y Verdadero 2(b) indica el ángulo de compensación con el plano magnético neutro.

Transferencia de campo debido a la reacción del inducido en un generador de CC

Figura 2 Transferencia de campo debido a la reacción del inducido en un generador de CC

Verdadero 3 el desplazamiento muestra el área más grande para motor de corriente continua. Para el mismo sentido de giro, el desplazamiento se produce en el sentido contrario al de la generatriz (es decir, en contra del giro del inducido).

Transferencia de campo debido a la reacción del inducido en un motor de CC

imagen 3 Transferencia de campo debido a la reacción del inducido en un motor de CC

Ya sea que la máquina esté funcionando como generador o como motor, el resultado de cargar la máquina es mover el flujo de campo a una nueva ubicación. La cantidad de compensación depende de la cantidad de carga aplicada.

Las escobillas se colocan nominalmente en el plano del neutro magnético a plena carga para obtener el mejor rendimiento de conmutación. Aunque no están en el plano magnético neutro con cargas ligeras, fluye menos corriente y hay menos chispas.

Sin carga, lo que realmente significa solo la carga debido a las pérdidas rotacionales, menos flujos de corriente y menos chispas en las escobillas si las escobillas están desalineadas. Por lo tanto, las escobillas generalmente se configuran para distorsión de campo a plena carga. Esto es excelente para máquinas de carga fija y aquellas con solo una pequeña variación de carga.

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Corrección de la reacción de armadura

máquinas de corriente continua que a menudo se utilizan por su capacidad inherente para operar en una amplia gama de velocidades y cargas. Por lo tanto, a menudo se requieren otros métodos de control del arco del cepillo. Para mayor confiabilidad, una máquina de CC debe tener una buena conmutación para prolongar la vida útil del conmutador y las escobillas.

Cambiar cepillo

El método más simple es mover las escobillas a la nueva posición del plano magnético neutral cada vez que cambia la carga. Este es un método satisfactorio para cargas que son relativamente constantes o varían solo de vez en cuando. Cuando las cargas están sujetas a cambios repentinos o rápidos, este método no es satisfactorio.

La conmutación de escobillas también se utiliza en generadores (o motores) que cambian de dirección, como en el caso de los viejos generadores de vagones de ferrocarril que se conducían en la dirección del vagón.

Compensación por terminación

Podría decirse que los devanados de compensación correctamente diseñados e instalados son el método más efectivo para minimizar la reacción del inducido; pero desafortunadamente, es caro. Los devanados de compensación son bobinas enrolladas en los polos del campo principal (ver Verdadero 4(a)).

Un devanado de compensación está conectado en serie con el inducido para que la corriente de carga en las bobinas sea siempre igual a la corriente del inducido y, por lo tanto, produzca un campo magnético opuesto al campo creado por el inducido.

Devanado de compensación para la corrección de la reacción del inducido

Figura 4 Compensación por terminación

De hecho, de los tres campos magnéticos producidos en la máquina, dos se cancelan, dejando el tercero (el campo principal) sin cambios. El plano magnético neutro permanece intacto y los cepillos pueden permanecer allí, independientemente de la carga colocada en la máquina. Verdadero 4(b) muestra los vectores de las fuerzas magnéticas.

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Interpolos

Los orificios intermedios son más pequeños que los polos del campo principal, se colocan entre los polos del campo principal y están conectados en serie con la armadura. El número de vueltas multiplicado por la corriente del inducido da los amperios de vuelta necesarios para producir un campo magnético igual en fuerza al campo del trans-inducido.

Los intersticios se muestran en Verdadero 5(a) y mostrar la diferencia de tamaño en relación a los polos principales del campo.

Ubicación entre agujeros para la corrección de la reacción del inducido

Figura 5 Ubicación de los agujeros intermedios

Para cancelar los efectos de la reacción del inducido, los polos intermedios deben estar conectados para dar una polaridad específica con respecto a los polos principales en ambos lados. La dirección de rotación no afecta la conexión, siempre que los polos intermedios y la armadura se traten como uno solo, es decir, se logra una inversión de la dirección cambiando la polaridad de los campos o el grupo armadura/interpolo.

Una vez que se encuentra la conexión correcta, esta conexión permanecerá constante independientemente del uso del motor, motor o generador.

Verdadero 6 muestra las polaridades de los interpolos para un motor o generador accionado en el sentido de las agujas del reloj.

Conexiones interpolares

Figura 6 Conexiones interpolares

Los interpolos son muy efectivos para minimizar los efectos de la reacción del inducido, siendo más económicos que los devanados de compensación pero no tan efectivos. Para cargas que cambian rápidamente, sí el devanado de compensación es mucho más eficiente que los orificios intermedios, pero ambos métodos se pueden usar en máquinas muy grandes. Esto se muestra en Verdadero Siete.

Parte de un motor de CC grande que muestra el devanado de compensación y los orificios intermedios

Imagen 7 Parte de un motor de CC grande que muestra el devanado de compensación y los orificios intermedios

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