reacion de armadura.docx

7/23/2019 REACION DE ARMADURA.docx

http://slidepdf.com/reader/full/reacion-de-armaduradocx 1/13

EPIME – 2015

REACCION DE LA ARMADURA

1. Carcasa

La carcasa se requiere como una trayectoria de retorno para todo el flujomagnético circulante que pasa de los polos del campo a la armadura. Este

requisito de conducción del flujo determina la selección transversal necesaria del

material magnético, que por lo general es un acero al carbón. La construcción

más usual consiste en una estructura de anillo rolado con el empalme final de la

soldada por maquinaria

automática, lo que,

obviamente, deja una soldadura

visible.

2. Estructura de la armadura

La estructura de la armadura tiene una doble función,. Ya que por una parte es

el asiento de los alambres del devanado que pasan a través del campo magnético

y, por otra es una fracción sustancial del circuito de flujo magnético. Dado que

cualquier parte de la estructura magnética de la armadura recibe inversionescclicas en la dirección del flujo magnético, está sujeta a pérdidas más severas

por corrientes parásitas que las !apatas de los polos del campo y se construye,

por tanto, en forma invariablemente laminada.

UNAP-PUNO JUAN CARLOS QUISPE QUISPE FREDY LOPEZ MAMANI



EPIME – 2015

La construcción usual, desde los modelos más peque"os #asta los gigantes

que suministran potencias del orden de los $ilo%atts, consiste en una pila de

discos de una aleación de acero magnético. Estos discos tienen muescas o

perforaciones en su periferia para acomodar y soportar el devanado de laarmadura. El tama"o requerido del apilamiento se mantiene gracias a unos

remac#es apropiados, paralelos al eje. Los remac#es mismos constituyen una

trayectoria para las corrientes parásitas y son un camino de corto circuito para los

voltajes generados, de manera que deben estar aislados. Ya sea eso o su función

se toman en cuenta uniendo en forma ad#esiva las laminaciones mediante un

barni! aislante. &in importar cómo estén unidas las laminaciones, los devanados

mismos refuer!an la solide! de la unidad. En los modelos mayores se asegura la

unión entre las laminaciones y al eje, a fin de transmitir pares de fuer!as.

3. Bobinas del devanado de la armadura

Las bobinas del devanado de la armadura se colocan en las ranuras en

diversas disposiciones o arreglos . 'un cuando la configuración de estas bobinas

se #ace desde un punto de vista eléctrico, deben disponerse de manera mecánica

de tal modo que se puedan montar en las ranuras de las láminas. Esta monturadebe estar asegurada mecánicamente contra fuer!as centrfugas y pares( debe

estar apropiadamente aislada y debe permitir el ensamblaje más simple posible.

3.1. Cojinetes de la flecha de la armadura

Los cojinetes o chumaceras se requieren para que la armadura pueda girar

libremente y al mismo tiempo esté confinada en su posición.

3.2. Estructura de los extremos de campana

La locali!ación geométrica de los cojinetes con respecto a la carcasa se

controla mediante los e)tremos de campana, que son estructuras cubiertas que

cierran la máquina.




EPIME – 2015

3.2 Bobinas de campo

La generación del campo magnético se logra usando las bobinas decampo,

que rodean a los polos del campo.

Estas bobinas se mantienen en su lugar entre la !apata del polo y la carcasa. &e

emplean varios tipos y combinaciones de bobinas, los cuales dependen de si #ay

muc#as vueltas de alambre relativamente delgado dise"ado para producir los

ampere*vuelta que se requieren con una peque"a corriente del voltaje de lnea, o

pocas vueltas de alambre más grueso dise"ado para trabajar con una cada devoltaje peque"a. 'l primero de estos tipos se le conoce como bobina en

derivación, mientras que al segundo se le llama bobina en serie, ya que está

conectada en serie con la lnea principal de la armadura. +uando están presentes

los dos tipos de embobinado, se dice que la combinación es un campo

compuesto.

1. Devanados

La parte que realmente trabaja en un motor o en un generador, es el devanado.

generan los voltajes o la fuer!a que se convierte en par o acción del motor. Los

devanados de campo sirven para producir el campo magnético que se requiere, y

consumen entre y -/ de la corriente de la máquina, si son devanados en

derivación. De manera análoga, si el campo está devanado en serie, llevará la

corriente total de la armadura pero ocupará sólo un porcentaje peque"o del voltaje

presente en la armadura. &ea como fuere, los devanados de la armadura tienen

una mayor potencia y son la parte más importante de la máquina.

4.1 Tipos de devanado

0ay sólo dos configuraciones básicas del devanado1 el traslapado y el




EPIME – 2015

ondulado. En algunas máquinas grandes se usa una combinación de estos dos

tipos básicos, y se le llama devanado de ancas de rana por la apariencia de las

bobinas antes de ser instaladas. +ada tipo de devanado tiene más subdivisiones

en relación con el n2mero de conductores que se colocan paralelamente, de

modo que un devanado es simple si tiene un solo conductor.4.2. Tipos de devanado

0ay sólo dos configuraciones básicas del devanado1 el traslapado y el

3ndulado. En algunas máquinas grandes se usa una combinación de estos dos

tipos básicos, y se le llama devanado de ancas de rana por la apariencia de las

bobinas antes de ser instaladas. +ada tipo de devanado tiene más subdivisiones

en relación con el n2mero de conductores que se colocan paralelamente, demodo que un devanado es simple si tiene un solo conductor, doble si tiene dos

conductores paralelos, triple si #ay tres, etc.

1.3. Devanados ondulados

El devanado ondulado tiene básicamente el mismo aspecto trape!oidal en los

que es el cuerpo de la bobina, y la diferencia está en que sus e)tremos quedan

separados 4véase 5igura 67. Las terminales de la bobina se conectan a




EPIME – 2015

segmentos del conmutador que están un segmento menos o uno más que la

distancia angular entre dos polos de campo de polaridad igual. 8n devanado

ondulado debe rodear la armadura antes de cerrar su recorrido en el punto donde

comen!ó.

. El conmutador

Los devanados deben terminar en la unidad rotatoria conocida como

Conmutador . 9sta se #ace casi siempre con segmentos en forma de cu"a #ec#os

de cobre estirado en fro. Los segmentos de cobre, o delgas, están aislados uno de

otro y también de los soportes de sus e)tremos por medio de tiras de mica. El uso

de cobre en una pie!a sometida a desgaste puede parecer inusual, pero #asta

a#ora no se #a encontrado un mejor material. Los requerimiento de baja

resistencia, e)celente conductividad y buena resistencia al desgaste mecánico son

conflictivos entre s.

El análisis de los tipos de devanados #a revelado una caracterstica com2n

de todos los motores de cd y de los devanados de los generadores1 los

devanados son cerrados y continuos alrededor de la armadura, salen #acia un

segmento del conmutador y regresan de inmediato a la estructura magnética. '

todos los segmentos del conmutador se les trata igual en cualquier máquina. :or

lo general #ay dos cone)iones por barra, una de entrada y otra de salida en dos

niveles diferentes.




EPIME – 2015

.1. Campos de conmutaci!n

En las máquinas de cd más grandes, en aquellas con una potencia

- #p o - $; #acia arriba, entre los polos principales del campo se colocan

campos de conmutación, los cuales son más peque"os que los polos del campo

principales pero se construyen en forma similar.

.2. Devanado de compensaci!n




EPIME – 2015

De manera e)clusiva en las unidades más grandes de uso pesado puedeencontrarse a veces un devanado de compensación, el cual se instala en las carasde las !apatas de los polos de los campos principales. El devanado decompensación se requiere, además de los campos de conmutación, con el objetode que el proceso de conmutación esté libre de c#ispas cuando circulen corrientes

muy altas o bien en condiciones transitorias. En la figura se muestra una unidadgrande con su carcasa separable a la mitad( a# se puede apreciar tanto loscampos de conmutación como el devanado de compensación.

.3. Escobillas

La función de conmutación la reali!an conjuntamente el conmutador y las

escobillas, las cuales se #acen generalmente de una me!cla de carbono, grafito o

carbono relleno con cobre. :ara esta aplicación los requerimientos son baja

resistencia de contacto, cierta resistencia interna controlada y buenas cualidades

ante el desgaste. La superficie real de contacto está entre la escobilla y una

superficie de ó)ido de cobre en el conmutador. &i #ay demasiada fricción y

producción de c#ispas, el ó)ido de cobre se gasta más rápido que como se

repone, acortándose la vida de la escobilla. <odo esto puede llega a ser un gran

problema, pero se obtiene una vida más larga si se #ace un dise"o adecuado.

.4. "orta escobillas

Las escobillas se mantienen en su lugar mediante los portaescobillas,

apoyados en una de las campanas. &e utili!an diversos tipos de portaescobillas,

dependiendo del tama"o, n2mero de escobillas, ventilación y necesidades de

acceso para el mantenimiento. En las máquinas más peque"as las escobillas se




EPIME – 2015

apoyan en tubos aislados, y en las más grandes se montan sobre manguitos

rectangulares o en mecanismos articulados. En la construcción de los e)tremos

de campana #ay una variedad de apertura o de protección, seg2n sean los usos

de mantenimiento.

. Espaciamiento de las escobillas

Las escobillas se mantienen en contacto con el conmutador cada -=g.eléctricos. Estas escobillas tienen las polaridades positiva y negativa en formaalternada. 0ay el mismo n2mero de escobillas o juegos que polos en el campoprincipal( por tanto, una máquina de = polos tendrá = escobillas o juegos deescobillas igualmente espaciados alrededor del conmutador. En algunos casos,cuando se usa un devanado ondulado, no se sigue esta regla.

.#. "osici!n neutra de las escobillas

&i los voltajes en el conmutador se miden mientras la armadura está girandolos polos del campo principal se e)citan mediante un agente e)terno, se puede ver un patrón angular. &i el voltaje se mide de manera progresiva alrededor de unconmutador comen!ando en un punto donde se #alle una escobilla negativa, seencontrará un voltaje gradualmente más positivo. Luego, conforme se atraviesa laregión del conmutador que se conecta a los devanados que se encuentran ya enel campo magnético y funcionando, se agregarán incrementos sustanciales devoltaje. :or 2ltimo, la rapide! del aumento del voltaje se reduce conforme seconectan los segmentos del conmutador que están conectados a los devanadosubicados en la salida del e)tremo lejano de la región del campo en funcionamiento.

#. $E%CC&'( ) $E%CT%(C&% DE *% %$+%D,$%

#.1. $eacci!n de la armadura

'#ora bien el flujo de armadura atraviesa el entre#ierro y se combinacon el flujo producido por el estator flujo de armadura y flujo del estator ambosflujos tienen la misma dirección en la mitad de cada cara polar y direccióncontraria en la otra mitad por lo que la densidad de flujo se incrementa en la




EPIME – 2015

!ona donde los flujos son aditivos y se reduce en la parte donde sonsustractivos.

Debido a la saturación magnética el incremento de flujo es menor que eldecremento , por lo que el flujo resultante resulta menor y por consiguiente lareacción de armadura ejerce un efecto desmagneti!aste sobre la caras polares.

Esto se traduce en una diminución de f.e.m generada por la máquina.

3tro inconveniente es que despla!a el plano neutro de un ángulo estoempeora la conmutación y obliga a despla!ar las escobillas también de unángulo lo q acrecienta a2n más el efecto de des magneti!ación dela reacciónde armadura.

La forma y disposición del campo magnético que generan los camposprincipales se ven distorsionados cuando circulan corrientes en los devanados dela armadura, ya que éstos también están produciendo una estructura magnética.El campo magnético producido en la armadura está desfasado > gradoseléctricos de los campos principales. Estos dos campos se combinan en forma

vectorial dando por resultado un campo distorsionado.En la figura se muestra el campo magnético tpico no distorsionado de un polo decampo cuando en la armadura circula una corriente nula, o casi nula.

-iura Distribución del flujo

?agnético debido sólo a los polos de

+ampo.

En la figura se ve el campo producido por la armadura, que se presenta en un

grado apro)imadamente proporcional a la corriente de la armadura.




EPIME – 2015

-iura

Distribución del flujo magnéticodebido sólo a la e)citación de laarmadura.

En la figura se muestra el resultado de lacombinación de los dos campos. El

campo magnético en uno de los lados del polo de campo se ve reducido( el campodel polo central es casi e mismo que cuando no #ay corriente en la armadura,

mientras que en el otro lado del polo de campo éste se incrementa en formasustancial.

-iura. Distribución combinada del

5lujo debido a la armadura y el

campo.

La corriente en la armadura ocasiona una distorsión en el flujo de laarmadura no le ocasiona que las bobinas produ!can c#ispas en la conmutación.

Esto se reduce de dos maneras18na es moviendo la escobillas #acia el nuevo punto muerto.4@irando7 '"adiendo unos polos au)iliares en el medio que contrarresten el flujo

creado por la armadura. 4Anterpolo7

:ara evitar los inconvenientes de la reacción de armadura las máquinasde c.c de mayor potencia utili!an interpolos au)iliares y arrollamiento de




EPIME – 2015

compensación , con los que se logra neutrali!ar por completo la reacción dearmadura aumentando el entre#ierro

En la figura se muestra esquemáticamente una máquina , con el agregadode los polos au)iliares y del arrollamiento compensador, aunque este 2ltimo nosera com2n en una máquina de dos polos. <ambién se indicaron los sentidos delas fuer!as magneto motrices, y como se puede observar, tanto los polos

au)iliares 45au)7 como el arrollamiento compensador 45c7 generan fuer!asmagneto motrices opuestas a la de la armadura 45a7.

Los efectos de la reacción de armadura en una máquina bien dise"ada,con polos au)iliares y arrollamiento compensador, funcionará correctamente entodas las condiciones de carga y velocidad, a2n con peque"as sobrecargas. 8namáquina en tales condiciones, se dice que está totalmente compensada.




EPIME – 2015

#.2.

$eactancia de la armadura

La reactancia de la armadura, cuyo nombre es parecido al anterior peroes un fenómeno diferente, es el resultado de la reactancia inductiva del devanadoen particular de la armadura en el que se esté efectuando la conmutación. Elproceso de conmutación de un circuito de armadura rotatoria incluye la inversión dela corriente en cada bobina conforme pasa por las escobillas.

#.3. El circuito man/tico

Es necesario recordar que la densidad de flujo que cuenta es la que #ay

Entre#ierro, entre las caras de los polos de campo y las bobinas de la armadura

directamente adyacentes. 9ste es el flujo que cortan las bobinas del devanado de

la armadura en movimiento. El flujo restante que #ay alrededor de la máquina es

necesario para cerrar el circuito magnético. El propósito del dise"o es el de

conseguir .

FUNCIONAMIENTO DE LA REACION DE ARMADURA

ROTACION DEL CAMPO MAGNETICO DE LOS POLOS BAJO CARGA




EPIME – 2015

CAMPO MAGNETICO DE ARMADURA


reacion de armadura.docx

Documents