Màquines de C.C.

Màquines de Corrent Contínua


El concepte es deu a  Michael Faraday.

Fill d’un pobre ferrer.

Faraday va ser aprenentatge d’un en cadenador i es va instruir el mateix llegint els llibres que li portaven per enquadernar.

Faraday va descobrir que movent un imant prop d’un circuit elèctric tancat, era possible "induir" un corrent elèctric dins d’all.

El Científic Belga Gramme, va construir la primera màquina de corrent contínua, "El Dinamo", punt de partida de la nova indústria elèctrica.

El 1870 va patentar la teoria de la Màquina magnetoelèctrica per produir corrent continu.

 

Màquines de corrent continu

 

 

Màquines de corrent continu


Fent girar una espira en un camp magnètic es produeix una fem induïda en els seus conductors. La tensió present en els extrems de l’espira varia de forma sinusoïdal. generant un cicle complet en cada gir.


Connectant els extrems de l’espira a cada meitat d’un anell dividit en dos mitjançant un aïllant i col·locant dues escombretes ro antes diametralment oposades. aconseguirem que cada escombreta estigui sempre en contacte amb la part de l’espira que presenta una determinada polaritat.

Cada semiperíode s’inverteix la polaritat de la fem induïda en l’espira, però també s’inverteixen els semicercles en contacte amb les escombretes, mantenint la polaritat en les connexions exteriors i el sentit del corrent.

El induït sol tenir moltes més espires i l’anelles te dividit en un major nombre de parts bodegues. aïllades entre si, formant el que es diu el col·lector. En augmentar el nombre de delgues, la tensió obtinguda té menor ondulació apropant-se més a la tensió contínua que es desitja obtenir. Las escombretes són de grafit amb un ressort que assegura un bon contacte.

 

Força Electromotriu

Quan la màquina de corrent continu funciona com a generador (dinamos), en fer girar el rotor (induït) en el camp magnètic creat per l’estator (inductor), produeix una forta electromotriu (E).

Si es tanca el circuit mitjançant la connexió d’alguna càrrega externa, circula un corrent pel induït (la). Sortint del positiu de la pila que representa la força a electromotriu i provoca, en el propi induït, dues caigudes de tensió, una a la resistència pròpia dels conductors de d’induït (VR,), i una altra a les escombretes (V). Aquesta última sol ser bastant constant i independent de la intensitat, prenent un valor típic de 2 volts, un per escombreta.

En circular corrent per d’induït, crea el seu propi camp magnètic, modificant el creat per l’inductor (reacció d’induït). Això obliga a canviar la posició de les escombretes, ja que les delgues que presenten una fem nul·la envien en la nova direcció del flux.

Com a motor, la intensitat de induït s’inverteix,per ser provocada per la tensió d’alimentació i canvia el sentit de les caigudes de tensió en la resistència de l’induïu i en les escombretes.

Aquesta intensitat crea una forta a contra electromotriu (E). que és la que produeix el camp magnètic del rotor i genera el parell motor.

 

Excitació independent

Excitació independent Cridem excitació a la producció del camp magnètic per un corrent elèctric que circula pel debanat inductor. Depenent de la procedència del corrent d’excitació, existeixen dos tipus de dinamos: d’excitació independent i autoexcitades.

En les dinamos d’excitació independent. El camp magnètic es produeix mitjançant un corrent continu externa i independent.

La seva utilització acció és limitada a causa del inconvenient de necessitar una font d’alimentació externa que alimenti el debanament inductor. En canvi, es pot dir a favor seu que la tensió d’excitació és independent del règim de funcionament.

Funcionant com a motor, permet una gran flexibilitat en el control d’induït i de l’excitació.

La velocitat es manté pràcticament constant per a qualsevol intensitat en d’induït, és a dir, per a qualsevol càrrega, encara que disminueix una mica per la caiguda de tensió en d’induït.

Si el flux inductor roman constant, el parell és directament proporcional al corrent de d’induït.

 

Excitació sèrie

 


El debanat inductor es connecta en sèrie amb d’induït, de manera que circula un sol corrent tant per la màquina com per la càrrega. En buit la intensitat és nul·la, per la qual cosa que la dinamo en sèrie no pot auto excitar-se en buit,sinó connectada a la càrrega.

El rendiment és més gran com menors són les pèrdues Joule en l’inductor, pel que aquest té poques espires i molta secció.

A mesura que augmenta el corrent absorbida pel motor sèrie. Disminueix la velocitat.

Per corrents absorbides molt petites, la velocitat aconseguida a valors molt elevats i el motors' embala amb risc de deteriorament mecànic.

El parell motor creix a mesura que augmenta el corrent absorbida. La velocitat disminueix a mesura que el parell augmenta. Per valors del parell molt baixos, el motor tendeix a embalar, mentre que. per a valors del parell alts, el motor tendeix a aturar-se.

Aquest motor és autoregulador de la potència que roman constant propietat interessant,juntament amb el seu elevat parell d’arrencada per a les màquines de tracció. D’altra banda és molt inestable a causa de la gran variació de la velocitat en funció de la càrrega, amb el risc que el motor es embali si es treballa amb poca càrrega

 

Excitació paral·lel

La dinamo arrencaran en buit, per al que és necessari obrir el circuit exterior. Així s’aconsegueix que no hi hagi corrent de càrrega i que. en ser petita la caiguda de tensió interior,es disposi del màxim de tensió per a l’excitació i el grumeig de la dinamo. Una veu que la dinamo ha assolit at el valor nominal de la fem pot tancar l’interruptor de línia.

Per aconseguir que la major part del corrent recorri el circuit exterior, el debanament inductor ha de tenir moltes espires de poca secció, per tal d’oferir gran resistència al pas del corrent.

El motor derivació té unes característiques molt apreciades al motor d’excitació independent.

Cal destacar la seva velocitat constant per a qualsevol règim de càrrega i la proporcionalitat entre parell motor i corrent de l’induïa.

S’utilitzen a en tornejat i trepat de materials, extrusió de plàstics, ventilació de forns, retrocés ràpid en buit de ganxos de grua desenrotllat de bobines. A més, el motor d’excitació en derivació s’usa en màquines que no necessiten atenció permanent per la seva velocitat constant: ventiladors, bombes.  

 

Excitació Composta

La dinamo d’excitació composta o mixta disposa de dos debanats inductors: un d’ells connectat en derivació i l’altre connectat en sèrie amb l’induït. La connexió del debanat en derivació es pot fer de dues formes: derivació curta o en derivació llarga. A la pràctica ambdues són equivalents.

Com dinamo arrencaran en buit, obrint el circuit exterior abans d’iniciar la posada en servei i fins que la dinamo hagi assolit at el valor nominal de la for a electromotriu.

Com a motor presenta un punt intermedi entre els avantatges i inconvenients dels motors sèrie i paral·lel.

 

Potència i rendiment. Pèrdua i Rendiment

La potència absorbida de la xarxa de la xarxa pels motors de corrent continu és el producte de la tensió en borns per el corrent.

De la potència absorbida de la xarxa una partes perd per efecte Joule en cada un dels bobinats de la màquina. Les pèrdues joule es calculen sumant el producte de cada resistència pel quadrat de la intensitat que passa per ella.

Descomptades aquestes pèrdues queda l’anomenada potència interna que és aquella potència elèctrica que és transformada en potència mecànica.

De la potència mecànica interna cal descomptar les pèrdues mecàniques, per fregaments, ventilació, etc.

La potència restant és la potència útil transmesa per l’eix a la càrrega.

La potència perduda la constitueixen, per tant, la suma de les pèrdues joule i de les pèrdues mecàniques per fregaments.

La relació entre la potència útil i la potència absorbida ens dóna el rendiment de la màquina, que sol expressar en tant per cent.

 

Forces a i parell motor

 

El torque o parell és el nom que es dóna a les forces es de torsió.

El valor del parell depèn de la força a aplicada i del seu radi d’acció (braó). La major o menor torsió que genera una forta a depèn de la distància de la for a l’eix de rotació. Com més braó major parell.

En els motors elèctrics, si es manté constant la tensió, quan la resistència al gir augmenta, el parell haurà d’augmentar per mantenir les revolucions, mitjançant l’augment del corrent consumit.

La potència es defineix com el treball o l’energia desenvolupats en la unitat de temps. La potència del motor s’obté, en qualsevol règim,multiplicant el parell motor per la velocitat angular.

Com és més habitual conèixer o calcular la potència útil del motor a partir de la potència absorbida i les pèrdues, i la seva velocitat és fàcil de mesurar mitjançant un tacòmetre, podem obtenir el parell Nm dividint la potència útil en W entre la seva velocitat angular en rad /s.

Si la velocitat ve donada en revolucions per minut (rpm), podem passar-la a rad/es multiplicant per 2.7. (radians cada revolució) i dividint per 60 (segons cada minut).

 

Regulació de velocitat

La força a contra electromotriu induïda en un motor de corrent continu és proporcional a la velocitat del rotor i la intensitat del flux inductor.

Combinant aquesta relació amb l’equació de tensions de l’induït, poder-nos obtenir una expressió per a la velocitat de gir del motor.

La velocitat de gir d’un motor de corrent continu augmenta amb la tensió aplicada, en disminuir el corrent d’induït i en disminuir el camp inductor.

El mètode més emprat. per la seva senzilla, per regular la velocitat de gir dels motors de corrent continu, és el de regular el flux inductor mitjançant un reòstat en sèrie amb el debanat inductor.

Si el que es desitja és invertir el sentit de gir d’un motor de corrent continu, poder-nos utilitzarar dos procediments diferents:

 

  • Canviar la polaritat de l’induït.

  • Canviar la polaritat de l’excitació.

  • Se sol triar el primer mètode pels problemes que planteja commutació de l’alta inductància de l’excitació i per la conveniència de mantenir el magnetisme romanent de les peces es polars.

 

     
Lliçó Anterior

Següent Lliçó