República Bolivariana de VenezuelaInstituto Universitario Politécnico 

“Santiago Mariño” Extensión-Barcelona Maquinas Eléctricas I

      

 Armadura y sus efectos   

  Profesora:                       Integrante: 

Ranielina  Rondon  Freivis La Rosa

C.I:20.419.286

Fecha, 25 de Junio de 2014

Todas las armaduras, sean giratorias o estacionarias, conducen corriente alterna. En las máquinas de gran capacidad, la corriente entre los conductores de la armadura es considerable. En todas las dinamos, los conductores de la armadura están embebidos en ranuras, en un núcleo de hierro donde producen un flujo o fuerza magneto motriz proporcional a la cantidad de corriente que conducen. Tanto en los generadores de cd como en los de ca, se produce movimiento relativo entre los conductores y el campo magnético de tal modo que la dirección de la FEM inducida y de la corriente en los conductores que están bajo determinado polo es opuesta a la de los conductores que quedan bajo el polo opuesto. Esto mismo es válido para los motores de cd y ca produzcan rotación continua en la misma dirección.

La corriente que pasa por los conductores de armadura, como resultado del voltaje aplicado al motor, se debe invertir cuando el conductor se mueve bajo un polo de polaridad opuesta. En el caso del motor de cd, esto se logra mediante el conmutador, que convierte la cd aplicada en las escobillas en ca en los conductores de armadura. En el caso del motor de ca, esto se logra mediante el voltaje senoidal.

CAMPO MAGNÉTICO PRODUCIDO POR LA CORRIENTE DE ARMADURA.

En la figura se muestra un dinamo universal de dos polos, en la cual también se indica la fuerza magnetomotriz que produce la dirección instantánea del flujo de corriente en los conductores de armadura. Cada uno de los conductores portadores de corriente, conectados en serie, produce la misma fuerza magnetomotriz bajo un polo dado, y la fuerza magnetomotriz opuesta bajo un polo opuesto. El efecto neto de las fuerzas magnetomotrices individuales es la producción de un flujo resultante de armadura, en la dirección que muestra la figura. El flujo de armadura que se produce es análogo al que se produce en el electroimán equivalente de núcleo de hierro, que aparece en la figura y la dirección del campo magnético esta determinada por la regla del tirabuzón derecho. El flujo de armadura resultante que se produce en la figura, la reside en la llamada zona interpolar.

Hay dos fuerzas magnetomotrices primarias y flujos que trabajan en la dinamo de la figura anterior. Uno es el flujo de armadura, que se acaba de describir en la figura 5-2 que se mostrara en la próxima lamina, y el otro es el flujo de campo producido por los devanados de campo alrededor de los polos N y S de la maquina bipolar . La interacción de esos dos flujos se mostrara en la figura 5-2 sección a, el flujo de armadura se mostrara en la figura, con su fasor de campo magnético resultante Φa, producido por la fuerza magnetomotriz de la armadura (Ia,Na). El flujo de campo principal se muestra en la figura 5-2 sección b, con su fasor Φf, producido por la fuerza magnetomotriz de campo (If, Nf). La suma fasorial de las dos fuerzas magnetomotrices aparecen en la figura 5-2 sección c, como el flujo resultante Φr. Obsérvese en la figura que el flujo de campo que entra en la armadura no solo esta desplazado, sino distorsionado. El corrimiento ha originado que el neutro magnetico se desplace en el sentido de las manecillas del reloj , conservándose perpendicular al flujo de campo resultante. La distorsión que se muestra en la figura 5-2 sección c , ha producido una concentración del flujo (aumento de la densidad de flujo) en un extremo polar, y una reducción del flujo (menor densidad de flujo) en el otro extremo del mismo polo. El diagrama fasorial de la figura 5-2 sección c, podría dar la impresión del flujo resultante Φr, es ahora mayor que el flujo original de campo Φf, habiendo sido aumentado por el flujo perpendicular de la armadura Φa.

LOS EFECTO DEL FLUJO DE ARMADURA SOBRE EL FLUJO DE CAMPO.

Sin embargo, esto no es cierto debido al efecto de la saturación de uno de los extremos polares de cada polo. Suponiendo que los polos estuvieran saturados normalmente, el efecto de un desplazamiento del neutro magnetico es crear una trayectoria de mayor reluctancia para el flujo resultante Φr y una mayor saturación de parte de cada un0 de los polos. Por tanto, el efecto neto de la reacción de armadura es doble: (1) una distorsión del flujo de campo principal en el cual el flujo mutuo en el entrehierro ya no esta distribuido uniformemente bajo los polos, y se ha desplazado el plano neutro, y (2) una reducción del flujo de campo principal.

En la figura 5-3 que se mostrara en la siguiente lamina, se muestra una dinamo universal multipolar , en la cual se ve que los conductores de la armadura se mueven con respecto al campo magnetico, o viceversa. Se muestra la dirección de la corriente en los conductores de armadura que es la misma de la figura 5-1 . La figura 5-3 muestra la distribución de flujo producida por el flujo de campo Φf , bajo los polos N y S, respectivamente. El flujo de armadura Φa, producidos por los conductores portadores de corriente en la armadura, se muestra en la figura 5-3 sección b . Adviértase que el flujo de armadura es máximo en los planos magnéticos neutros y que su máximo esta desplazado 90° con respecto al flujo de campo, por esta razón, algunas veces al flujo de armadura se le llama flujo de cuadratura, o de magnetización cruzada. Esta terminología se puede verificar también en la figura 5-2 , donde el flujo de armadura esta en ángulo recto con el flujo de campo, y lo magnetiza cruzadamente.

La suma grafica de las dos ondas aparecen en la figura 5-3 c, donde es evidente la distorsión de la forma de onda de campo que resulta. La apariencia de onda casi cuadrada de la distribución del flujo de campo principal en la figura 5-3 a, se ha distorsionado debido a la forma casi triangular de la onda del flujo de armadura, para producir unas distribución de flujo que ya no es uniforme bajo los polos. En lugar de ello, tiende a concentrarse hacia el lado derecho de cada polo.

El desplazamiento del neutro como el mostrado en la figura 5-3c, de su plano neutro original mostrado en las figuras 5-1, 5-2, 5-3ª y b, puede tener serios efectos, tanto en el funcionamiento del generador de cd como del motor de cd. Por ejemplo en el caso de un generador de cd la bobina cuyos conductores están marcados con x-x se encuentra originalmente en el plano neutro de la figura 5-3, y por lo tanto no experimenta cambios en los eslabonamientos de flujo, como consecuencia de esto, esta bobina estará normalmente cortocircuitada por las escobillas. En la figura 5-3c, sin embargo, si las escobillas permanecen en el plano neutro original, la bobina que esta siendo conmutada (cortocircuitada) esta experimentando la mayor variación en eslabonamiento de flujo en comparación con cualquier otra bobina bajo el polo.

Si los conductores cruzan el flujo estando conectados en cortocircuito por las escobillas, el voltaje que se induce en ello puede ser suficiente para producir una fuerte corriente de circulación y chisporroteo en las escobillas cada vez que una bobina nueva llega al lugar de una bobina x-x. Además, como las escobillas de un generador de cd se colocaron en un punto de flujo mínimo en la bobina, pero de trayectoria de máximo voltaje, es obvio que se deben desplazar al nuevo neutro

Comparar el desplazamiento del plano neutro en el generador con el desplazamiento en el

motor.

Magnetico para obtener voltaje máximo; pero , ¿en cual dirección? Puesto que no es especifico la dirección de giro en la descripción anterior, surge la pregunta de como se deben correr las escobillas en un motor o generador, en términos de la dirección de giro. En la figura 5-4 a, se muestra un generador de cd, en los cuales los conductores de armadura giran en el sentido de las manecillas del reloj por la acción de un primomotor. Mediante la regla de la mano derecha, se establece la dirección de la FEM inducida en los conductores de la armadura, que es la que se indica, bajo la carga, la fuerza magnetomotriz de armadura producirá un flujo resultante como el que se indica, y el neutro bajo carga también se desplazaría en la dirección de las manecillas del reloj, que es la dirección de rotación que se indica en la figura.

En la figura 5-4b, se muestra un motor de cd , y la dirección de corriente que produce el voltaje de la armadura en los conductores de esta se diseña para que produzca rotación en el sentido de las manecillas del reloj (regla de la mano izquierda). El flujo de armadura que producen estos conductores (regla del sacacorchos derecho) producirá un efecto tal sobre el flujo de campo que el flujo resultante y su neutro perpendicular bajo carga se desplazan en el sentido contrario al de las manecillas del reloj, el sentido contrario del giro que se indica en la figura.

También adviértase, que en el caso del generador, el flujo siempre se concentra en el extremo polar de salida, o en la zaga del extremo polar; es decir, el ultimo extremo polar encontrado por un conductor en una armadura en movimiento; mientras que para un motor, la densidad de flujo es mayor en la extremidad polar de entrada.

EXTEMOS DE POLOS DE GRAN RELUCTANCIA: Como se muestra en la figura 5-4, la densidad de flujo aumenta en la extremidad polar de salida en el caso de un generador, y en la extremidad polar de entrada si se trata de un motor. En cada caso la concentración del flujo ocasiona un desplazamiento del neutro magnetico al entrar el flujo a la armadura. Si se pudiera evitar que la densidad del flujo aumentara en cualquiera de las extremidades polares, se resolvería la situación porque el flujo entraría a la armadura sin desplazar al plano neutro.

REDUCCION DEL FLUJO DE ARMADURA: Otra técnica de fabricación es tratar de tener una reducción en el flujo de armadura sin reducir el flujo de campo principal. El método que se emplea en este caso es crear una alta reluctancia en el trayecto de flujo de armadura, de magnetización cuadrada o cuadratura, sin afectar materialmente la trayectoria del flujo de campo principal.

Métodos para compensar los efectos de la reacción de armadura.

EXTEMOS DE POLOS DE GRAN RELUCTANCIA: Como se muestra en la figura 5-4, la densidad de flujo aumenta en la extremidad polar de salida en el caso de un generador, y en la extremidad polar de entrada si se trata de un motor. En cada caso la concentración del flujo ocasiona un desplazamiento del neutro magnetico al entrar el flujo a la armadura. Si se pudiera evitar que la densidad del flujo aumentara en cualquiera de las extremidades polares, se resolvería la situación porque el flujo entraría a la armadura sin desplazar al plano neutro.

REDUCCION DEL FLUJO DE ARMADURA: Otra técnica de fabricación es tratar de tener una reducción en el flujo de armadura sin reducir el flujo de campo principal. El método que se emplea en este caso es crear una alta reluctancia en el trayecto de flujo de armadura, de magnetización cuadrada o cuadratura, sin afectar materialmente la trayectoria del flujo de campo principal.

DEVANADOS DE COMPENSACION: las dos técnicas que se acaban de describir tienen una desventaja principal porque no contrarrestan los efectos de las altas corrientes y fuerzas magnetomotrices de armadura debido a grandes cargas. En las grandes dinamos se emplea un método eléctrico en el cual se neutraliza o contrarresta el flujo de armadura, mediante un devanado en el circuito de armadura, cuyo efecto varia con la corriente de esta.

El proceso de conmutación son comunes en maquinas rotativas de corriente continua. Al revertir el sentido de la corriente en la bobina en movimiento de la armadura de un motor, una fuerza constante rotativa (torque) es producido. De manera similar, en un generador, revirtiendo la conexión al bobina al circuito externo provee de corriente directa unidireccional al circuito externo.

La primera maquina de corriente continua directa con conmutador fue creada por Hippolyte Pixii en 1832.

PROCESO DE CONMUTACIÓN EN LAS MÁQUINAS DE CORRIENTE CONTINUA.

http://es.wikipedia.org/wiki/Conmutador_%28motor_el%C3%A9ctrico%29

http://books.google.co.ve/books?id=5hJzpimPyXQC&pg=PA148&lpg=PA148&dq=CAMPO+MAGN%C3%89TICO+PRODUCIDO+POR+LA+CORRIENTE+DE+ARMADURA&source=bl&ots=VyL1ALFdyW&sig=YdTnh_kgLV1FuU1G-kj7gUMJqzw&hl=es&sa=X&ei=HJqrU7HyGdLQsQS7qYGAAg&ved=0CBwQ6AEwAA#v=onepage&q=CAMPO%20MAGN%C3%89TICO%20PRODUCIDO%20POR%20LA%20CORRIENTE%20DE%20ARMADURA&f=false

BIBLIOGRAFIA