PROBLEMAS DE CONMUTACIN EN MAQUINAS REALES

Durante el proceso de conmutacin en las mquinas reales ocurren dos efectos muy importantes, los cuales son los siguientes: 1.- Reaccin de armadura. 2.- Voltajes L di/dt REACCION DE ARMADURA Si los devanados del campo de la mquina estn conectados a una fuente de alimentacin y el rotor est girando por medio de una mquina externa (primo motor), entonces se inducir un voltaje en los conductores del rotor. Este voltaje ser rectificado hacia la salida por la accin de conmutacin de la mquina. Si ahora se conecta una carga a las terminales de la mquina, comenzar a circular una corriente en los devanados de la armadura. Esta corriente producir su propio campo magntico, el cul distorsionar el campo magntico original de los campos de los polos de la mquina. Esta distorsin del flujo en la mquina cuando la corriente del rotor se incrementa es llamada reaccin de armadura. Lo anterior es causa de dos serios problemas en las mquinas reales de DC. El primer problema causado por la reaccin de armadura es el cambio del plano neutro. El plano neutro magntico est definido como el plano dentro de la mquina donde la velocidad de los alambres del rotor estn exactamente paralelos a las lneas del flujo magntico , por lo tanto, el voltaje inducido en los conductores en el plano es exactamente igual a cero. En general, el plano neutro cambia en la direccin del movimiento para un generador y en sentido opuesto a la direccin de movimiento para un motor. El segundo problema causado por la reaccin de armadura es llamado como debilitamiento del flujo. En generadores este fenmeno causa una reduccin del voltaje inducido; y en motores, es el motivo por el cual se incrementa su velocidad. VOLTAJES L di/dt El segundo problema es el voltaje L di/dt que ocurre en las delgas del colector las cuales son cortocircuitadas por las escobillas, algunas veces llamado inductancia de retroceso. Para entender este problema vase la siguiente figura:

Esta figura representa una serie de delgas y los conductores conectados entre ellas. Asumiendo que la corriente en la escobilla es 400 A, la corriente en cada conductor (bobina) es de 200 A. Note que cuando una delga es cortocircuitada con otra (esto sucede cuando la escobilla toca al mismo tiempo dos delgas) la corriente que fluye a travs de la delga tiene que circular de manera inversa. Qu tan rpido ocurre esto? Asmase que la mquina est girando a 800 rev/min y que existen 50 delgas, cada delga se mueve bajo la escobilla a razn de t = 0.0015 s. Por lo tanto, la razn de cambio en la corriente con respecto al tiempo es:

Cuando una inductancia muy pequea es formada en la bobina del rotor, un muy significativo voltaje inductivo de retroceso v = L di/dt ser inducido en la delga cortocircuitada. Este alto voltaje naturalmente causa chisporroteo en las escobillas de la mquina, resultando en los mismos problemas de arqueo que lo causa el cambio del plano neutro. SOLUCIONES A LOS PROBLEMAS DE CONMUTACION 1.- Escobillas movibles. 2.- Polos de conmutacin o interpolos 3.- Devanados de compensacin CONCLUSION: Al momento de escoger una mquina de corriente continua se debe hacer esta seleccin dependiendo del tipo de aplicacin en la que se vaya a utilizar la mquina, ya que las mquinas de corriente continua son utilizadas ampliamente en lo que son aplicaciones de pequeo tamao como son en motores de herramientas manuales y estos, al necesitar de escobillas resultara un elevado costo de operacin y mantenimiento en aplicaciones grandes, siendo una gran desventaja ante las mquinas de corriente alterna.