CONSTITUCIÓN FÍSICA DE LAS MAQUINAS DE CD.Se le denomina maquina eléctrica de CD al convertidor electromecánico

rotativo que transforma la energía eléctrica continua en energía mecánica (motor de CD) o viceversa, la energía mecánica en energía eléctrica de CD(generador de CD).

La estructura física de la maquina consta de dos partes: el estator o parte estacionaria de la máquina y el rotor o parte rotante de la maquina.

La parte estacionaria de la maquina consta de una estructura que proporciona el soporte físico y las piezas polares, las cuales se proyectan hacia dentro y proveen el flujo magnético en la maquina. Los extremos de las piezas polares cercanos al rotor se extienden hacia afuera sobre la superficie del rotor, para distribuir el flujo uniformemente sobre la superficie del rotor.

Estos extremos son llamados zapatas polares. La superficie expuesta de una zapata polar se le conoce como cara polar y la distancia entre la cara polar y el rotor se llama entrehierro.

CONSTRUCCIÓN DE LOS POLOS

Los polos principales de las maquinas de DC se fabricaban en una sola pieza fundida de metal, con los devanados de campo envueltos a su alrededor y los extremos laminados estaban atornillados para reducir las perdidas en el núcleo con las caras polares. Actualmente los modelos mas recientes están elaborados en su mayoría por material laminado; esto debido a que hay un mayor contenido alterno en la potencia suministrada a los motores de DC alimentados por estos grupos controladores de estado sólido.

CONSTRUCCION DEL ROTOR

El rotor o armadura de una maquina de DC consiste en un eje maquinado de una barra de acero y un núcleo sobre el. El núcleo está compuesto de muchas láminas troqueladas de una placa de acero, con ranuras a lo largo de su superficie exterior para alojar a los devanados del inducido. El colector está construido sobre el eje del rotor en un extremo del núcleo, mientras que las bobinas del inducido se disponen en las ranuras del núcleo.

COLECTOR Y ESCOBILLAS

En una maquina de DC el colector está hecho de barras de cobre aislado con mica. Las barras de cobre se fabrican suficientemente gruesas para permitir un desgaste normal durante la vida útil del motor. El aislante de mica entre los segmentos de conmutación es más duro que el material del colector en sí; en consecuencia con el paso del tiempo es necesario socavar el aislamiento del colector para asegurarse de que no sobresalga por encima del nivel de las barras de cobre.

Las escobillas de la maquina, elaboradas en carbón, grafito, metal grafitado o una mezcla de carbón y grafito, tienen una alta conductividad para reducir perdidas eléctricas, y tienen bajo coeficiente de rozamiento para reducir el desgaste excesivo. Se fabrican deliberadamente de un material mucho más blando que el de los segmentos del colector para que la superficie de este se desgaste muy poco.

PRINCIPIO DE OPERACIÓN

Las máquinas de DC son generadores que convierten energía mecánica en energía eléctrica de corriente continua, y motores que convierten energía eléctrica de corriente continua en energía mecánica.

La mayoría las máquinas de DCson semejantes a las máquinas de corriente alterna ya que en su interior tienen corrientes y voltajes de corriente alterna. Las máquinas de corriente continua tienen corriente continua sólo en su circuito exterior debido a la existencia de un mecanismo que convierte los voltajes internos de corriente alterna en voltajes corriente continua en los terminales.

Está basado en la ley de Faraday, esta ley nos dice que la variación de un conductor que corta perpendicularmente un campo magnético se induce una fuerza electromotriz (FEM) en los extremos del conductor.

Si una armadura gira entre dos polos de campo fijos, la corriente en la armadura se mueve en una dirección durante la mitad de cada revolución, y en la otra dirección durante la otra mitad. Para producir un flujo constante de corriente en una dirección, o continua, en un aparato determinado, es necesario disponer de un medio para invertir el flujo de corriente fuera del generador una vez durante cada revolución.

Cuando la armadura gira, cada escobilla se encuentra en contacto de forma alternativa con las mitades del conmutador, cambiando la posición en el momento en el que la corriente invierte su dirección dentro de la bobina de la armadura. Así se produce un flujo de corriente de una dirección en el circuito exterior al que el generador estaba conectado.

Los generadores de DC funcionan normalmente a voltajes bastante bajos para evitar las chispas que se producen entre las escobillas y el conmutador a voltajes altos.

Punto Cero: El movimiento de los dos conductores no corta el campo magnético es decir el flujo es paralelo al movimiento de los conductores por lo que la inducción es totalmente nula dándose una fuerza electromotriz igual a 0 (FEM=0V).

Punto Uno: Es el momento en el que el conductor a corta en su totalidad al campo magnético, dándose una inducción máxima por lo que la fuerza electromotriz generada es la más alta Entrando por el conductor A y sale por el conductor B.

Punto Dos: Se retorna nuevamente al punto en el que los conductores no cortan el flujo magnético por lo que la FEM es nula, por lo tanto el voltaje en bornes es igual a 0V.

Punto Tres: Se induce una fuerza electromotriz que sale ahora por el conductor A, pero de igual manera es una FEM máxima inducida.

Punto Cuatro: Se vuelve a la posición inicial 0, en donde la inducción es nula debido a lo mencionado en el punto cero, cumpliéndose el primer ciclo, es decir se cumplieron los 360° eléctricos de un ciclo.