Generadors i Motors de Corrent Continu (CC)

Generador de Corrent Continu (CC)

Amb dues delgues i una càrrega connectada a les escombretes, la tensió generada serà (amb pontets).

Si es posen quatre delgues, afegint un segon circuit a 90°, la tensió generada serà:

Si se'n posen vuit, serà encara més continuada.

Les màquines més potents, a més dels pols de commutació, tenen una bobina que es connecta en sèrie amb el bobinat de l'induït (el dels pols de commutació). Això evita distorsions del camp magnètic principal i arcs elèctrics entre les delgues i les escombretes en efectuar-se la commutació.

On:

• Φ: Flux per pol (Wb)
• n: Nombre de conductors de l'induït
• N: Velocitat de gir (r.p.m.)
• a: Parells de circuits de l'induït
• P: Parells de pols

Tipus de Dinamos

Dinamo d'excitació independent

El corrent d'excitació que alimenta els bobinats inductors és proporcionat per una font de CC exterior.

Dinamo derivació (Shunt)

El bobinat inductor està connectat en paral·lel amb l'induït. Un reòstat de regulació de camp, connectat en sèrie amb el bobinat inductor, fa variar el corrent d'excitació i el flux magnètic inductor, de manera que es controla la sortida del generador.

Dinamo amb excitació en sèrie

El bobinat inductor està connectat en sèrie amb l'induït. El corrent que absorbeix la càrrega passa pels dos bobinats (inductor i induït). El problema és que, si no hi ha càrrega, no passarà corrent pel circuit i, per tant, no s'excita i no genera.

Dinamo amb excitació composta (mixta)

El circuit inductor es divideix en dues parts independents. Una part es connecta en sèrie amb l'induït i l'altra en derivació. La tensió a la càrrega és molt més estable per a qualsevol règim de demanda. És el sistema més utilitzat per generar CC.

Motor de Corrent Continu (CC)

Es basa en la força magnètica que actua sobre els conductors quan són recorreguts per corrents elèctrics i sotmesos a l'acció d'un camp magnètic. L'espira és recorreguda per un corrent continu subministrat per una font de CC a través de les escombretes (carbons fixos que llisquen sobre el col·lector de delgues). Els corrents que circulen pels dos costats de l'espira són contraris i, aplicant les regles de l'electromagnetisme, s'observa que apareixen dues forces contràries a cada costat de l'espira (F), la qual cosa determina un parell de gir. El col·lector de delgues actua com a commutador, aconseguint que el corrent que recorre l'espira i les forces que s'indueixen als conductors vagin sempre en el mateix sentit, de manera que es completin les voltes del rotor.

Per invertir el gir, cal invertir el sentit del parell de forces generat. Això s'aconsegueix invertint el sentit del corrent que recorre l'espira i, per tant, invertint la tensió d'alimentació (Vcc).

Un motor i un generador de CC són molt similars; s'anomenen màquines reversibles, ja que poden funcionar com a dinamo (transformant energia elèctrica en mecànica) i viceversa.

Força Contraelectromotriu (FCEM)

Quan el motor gira, l'induït talla línies de camp magnètic de l'inductor, cosa que fa que s'indueixi en les espires de l'induït una força electromotriu (FEM). Quan el motor gira, es comporta com un generador. El sentit d'aquesta força s'oposa a la causa que l'ha produït (llei de Lenz), és a dir, al corrent de l'induït i a la tensió d'alimentació (Vcc).

Corrent de l'Induït

El corrent absorbit pel motor depèn del treball mecànic a realitzar.

Corrent Absorbit a l'Engegada del Motor

El rotor està aturat i la FCEM és 0. El corrent d'engegada (Ii) és molt elevat, provocant:

• Caigudes de tensió a la línia.
• Escalfament dels conductors.

Solucions:

1. Utilitzar conductors de línies de distribució adequadament dimensionats.
2. Connectar un reòstat (R) variable en sèrie amb l'induït.

Màquines Rotatives

• Generadors: Transformen energia mecànica en energia elèctrica (alternadors).
• Motors: Transformen energia elèctrica en energia mecànica.

Tipus de motors:

• Asíncrons: La velocitat de gir del rotor és menor que la velocitat de rotació del camp magnètic.
• Síncrons: La velocitat de gir del motor és igual a la velocitat de gir del camp magnètic. A la pràctica, gira l'inductor i queda fix l'induït. El circuit inductor està format per una sèrie d'electroimants que presenten alternativament polaritat Nord - polaritat Sud - pol Nord - pol Sud.

Motor Asíncron Trifàsic

Utilitza un bobinat en gàbia d'esquirol. Transforma energia elèctrica en energia mecànica. Té tres bobinats a l'estator, separats 120°. La velocitat del rotor mai arriba a igualar la del camp giratori perquè, si això passés, no s'induiria tensió al rotor i s'aturaria. Per això se l'anomena asíncron.