Máquinas de corriente continua y transformadores: apuntes y resumen

Máquinas de Corriente Continua (CC)

Son reversibles y pueden funcionar como motores o generadores. Cada devanado crea un campo magnético. Entonces, el campo magnético del estator atrae al del rotor, haciéndole girar.

Inducido-Rotor - Inductor-Estator

Colector: Conecta las bobinas del rotor de forma que la corriente que circule por ellas sea siempre en el mismo sentido bajo cada polo del estator.

Elementos de Conmutación:

Son los elementos que se encargan de conectar eléctricamente los devanados del inducido con el circuito exterior.

• Colector: Constituido por piezas llamadas delgas, separadas y aisladas unas de otras por delgadas láminas de mica.
• Escobillas: Establecen el enlace eléctrico entre las delgas del colector y el circuito de corriente continua exterior. La colocación se hace sobre las líneas neutras.

Reacción de Inducido: Es la deformación que sufre el campo magnético inductor, debida a las corrientes que circulan por el inducido y al campo magnético que se produce en este.

Polos Auxiliares o de Conmutación: Se colocan en el estator de la máquina para eliminar la reacción de inducido. Su devanado está conectado en serie con el devanado del inductor.

Tipos de Máquinas CC o Conexión:

• Independiente: Se alimenta con dos fuentes de tensión diferentes.
• Shunt o Derivación: Se conectan en paralelo los dos devanados a la misma fuente de tensión.
• Serie: La corriente que recorre los dos devanados es la misma.
• Compound: El devanado de inductor está dividido en dos. Una parte se conecta en serie, la otra en derivación.

Arranque de Motores:

El arranque produce una sobrecorriente que en máquinas de cierta potencia se debe limitar. Mediante un reóstato de arranque colocado en serie con el inducido (rotor).

Variación de Velocidad en Motores:

Colocando una resistencia variable o reóstato de la potencia adecuada en serie con uno de los devanados.

Transformadores

Es una máquina eléctrica estática capaz de transformar un sistema de tensión y corrientes alternas en otro sistema de tensión y corriente, pero de distintos valores.

Funcionamiento:

Se basa en las leyes fundamentales de la inducción electromagnética. Al aplicar en el devanado primario una f.e.m. alterna, esta crea un campo magnético alterno, y este campo magnético induce en el devanado secundario una tensión y corriente alterna.

Transformador Ideal:

Es un artefacto sin pérdidas, con una bobina de entrada y una de salida. Se considera que no hay pérdidas; en la realidad, no es así. El rendimiento es del 96%.

Constitución del Transformador

Bobinados:

Arrollamientos de hilo conductor por los que circula la corriente que produce los campos magnéticos necesarios. Tipos: concéntrico y alternado.

Núcleo:

Con chapa magnética de grano orientado, apiladas y aisladas entre sí. Su misión es facilitar la circulación del flujo magnético.

Clases de Transformadores

• Monofásicos: Devanado primario y un secundario.
• Trifásicos: Constituido por tres grupos de bobinas o devanados, uno por cada fase. Se conectan entre sí en estrella, triángulo o zig-zag.
• De Potencia: Se usan en los sistemas de producción y distribución de energía eléctrica.
  • Elevadores: m < 1
  • Reductores: m > 1
• De Medida y Protección: Sirven para aislar y adecuar los valores de la tensión e intensidad a las características de los aparatos de medida. Aíslan las altas tensiones e intensidades, creando una separación física entre los circuitos.
• De Aislamiento: Proporciona aislamiento galvánico entre el primario y el secundario, de manera que consigue una alimentación o señal flotante.
• Autotransformadores: Es un transformador con un solo devanado que dispone de bornes para el primario y para el secundario, teniendo ambos devanados una parte común.

  Ventajas:

  • El autotransformador transfiere mayor potencia para un mismo servicio, por lo que puede ser más pequeño.
  • Tiene menos pérdidas que el transformador.
  • Su coste es menor.

  Desventajas:

  • Hay conexión eléctrica entre los bobinados.
  • Al tener una impedancia muy pequeña, las corrientes son elevadas.

Ensayos de Transformadores

• Ensayo en Vacío: Consiste en conectar el primario del transformador a una fuente de tensión igual a su tensión nominal y dejar el secundario sin carga.
• Ensayo en Cortocircuito:
  • Se efectúa conectando uno de los devanados en cortocircuito.
  • Se aplica en el otro devanado una tensión de pequeño valor (VCC), la suficiente para que por los devanados circule sus intensidades nominales.
• Ensayo en Carga: Consiste en hacer funcionar el transformador en las condiciones para las que se ha diseñado. Se conecta el devanado primario en su tensión nominal y una carga variable en el secundario.